[发明专利]硒化钨基范德华异质结的红外光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了硒化钨基范德华异质结的红外光电探测器及其制备方法，包括Si衬底、SiO₂衬底、二维WSe₂/TMDCs异质结器件、两个Au电极和导线，SiO₂衬底设置于Si衬底的顶端，二维WSe₂/TMDCs异质结器件设置于SiO₂衬底的顶端，两个Au电极分别设置于二维WSe₂/TMDCs异质结器件，两个导线分别于两个Au电极相连接，二维WSe₂/TMDCs异质结器件为U型结构，导线为导电材料，导线用于传输Au电极的电信号。本发明利用二维WSe₂/TMDCs异质结器件的设置，通过多组数据的测量，得到二维WSe₂/TMDCs异质结器件，使得二维WSe₂/TMDCs异质结器件可在近红外波段实现光电响应，同时该器件成本低、体积小且功耗低。

技术领域

本发明涉及红外光电探测领域，特别涉及硒化钨基范德华异质结的红外光电探测器及其制备方法。

背景技术

近红外波段的光电探测器在工业安防激光探测领域具有重要应用，越来越多的受到人们的重视，实现器件低成本、小型化、低功耗具有重要意义，超薄二维原子晶体因具有优异的光学和电学特性，在光电器件方面表现出极大的潜力，相关研究在最近几年呈现出爆发性增长，相比于传统的半导体材料近红外光电探测器，二维材料仅有一层原子的厚度，可以使器件尺寸做到更小，其柔软易拉伸的特性可用于柔性电子器件和可穿戴设备领域，然而现在二维材料制作的红外光电探测器只是通过单一二维材料制成，单一材料因自身的本征带隙限制，对光的响应多截止于可见光波段，无法实现在近红外波段的光电响应。

发明内容

本发明的目的在于提供硒化钨基范德华异质结的红外光电探测器及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：硒化钨基范德华异质结的红外光电探测器，包括Si衬底、SiO₂衬底、二维WSe₂/TMDCs异质结器件、两个Au电极和导线，所述SiO₂衬底设置于Si衬底的顶端，所述二维WSe₂/TMDCs异质结器件设置于SiO₂衬底的顶端，两个所述Au电极分别设置于二维WSe₂/TMDCs异质结器件，两个所述导线分别于两个Au电极相连接。

优选的，所述二维WSe₂/TMDCs异质结器件为U型结构。

优选的，所述导线为导电材料。

优选的，所述导线用于传输Au电极的电信号。

本发明还提供了硒化钨基范德华异质结的红外光电探测器的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：分析现有的TMDC材料的能带结构、电学特性和光响应特性，通过计算研究二维WSe₂/TMDCs异质结构建过程中的堆叠方式和垂直应力对器件性能的影响，TMDCs代表过渡金属硫化物，是一类具有相似结构的二维半导体材料；

步骤二：利用机械剥离的方式获取不同厚度的TMDCs材料；

步骤三：将不同厚度的TMDCs材料转移至SiO₂衬底上；

步骤四：将WSe₂样品与SiO₂衬底上的TMDCs材料接触，制作出异质结；

步骤五：用EBL光刻定义电极图案，蒸发金属电极，制作出二维WSe₂/TMDCs异质结器件；

步骤六：对制作出的二维WSe₂/TMDCs异质结器件的进行测试：

优选的，所述步骤一中，计算的原理包括密度泛函理论分析和第一性原理。