[发明专利]一种基于三维狄拉克材料的隧穿型光电探测器及制备方法

权利要求书

1.一种基于三维狄拉克材料的隧穿型光电探测器，其特性在于：器件结构从下到上依次包括：衬底（1）、绝缘层（2）、三维狄拉克材料（3）、金属电极（4）、自然钝化层（5）、量子点材料（6）；其中自然钝化层（5）为三维狄拉克材料（3）暴露空气中形成的钝化层，其厚度在1到10个纳米；

所述三维狄拉克材料（3）、金属电极（4）、自然钝化层（5）、量子点材料（6）形成了顶栅的结构，其中三维狄拉克材料（3）为底部导电沟道，金属电极（4）为源漏电极，自然钝化层（5）作为绝缘介质层，量子点材料（6）作用顶部栅极；

所述三维狄拉克材料（3）、自然钝化层（5）、量子点材料（6）之间在静电场作用下形成载流子隧穿结构；

所述的基于三维狄拉克材料的隧穿型光电探测器器件的制备流程包含以下步骤：

步骤1：清洗带有绝缘层（2）的衬底（1），使用洗洁精清洗、丙酮超声、乙醇超声、去离子水超声；

步骤2：拿出带有三维狄拉克材料（3）的母本，将步骤1中清洗好带有绝缘层（2）的衬底（1），在带有狄拉克材料（3）的母本上粘连，将带有三维狄拉克材料（3）转移到带有绝缘层（2）的衬底（1）上；

步骤3：使用PMMA与MMA共聚物的双层胶对步骤2中转移好的样片进行旋涂，先涂MMA共聚物，进行烘烤，再涂PMMA，进行烘烤；

步骤4：对步骤3中样片中的三维狄拉克材料（3）进行光刻和刻蚀，去除电极位置的自然氧化层；

步骤5：对步骤4中刻蚀完成的样片进行电子束蒸镀，在三维狄拉克材料（3）的两端依次镀上金属源漏电极（4a，4b），进行金属剥离，去除电极外多余的金属层和光刻胶；

步骤6：然后完成步骤5的样片在空气中暴露一段时间，使三维狄拉克材料（3）的表面形成纳米级的自然钝化层（5）；

步骤7：在步骤6中已经形成好钝化层的表面涂覆量子点材料溶液，形成量子点材料（6）与钝化层接触，烘干后，完成器件制备。

2.根据权利要求1所述基于三维狄拉克材料的隧穿型光电探测器，其特性在于：三维狄拉克材料（3）直接与金属源漏电极（4a、4b）相连接，其余部分被自然钝化层（5）覆盖，自然钝化层（5）顶部涂覆量子点材料（6）。

3.根据权利要求1所述基于三维狄拉克材料的隧穿型光电探测器，其特性在于：自然钝化层（5）在三维狄拉克材料（3）与量子点材料（6）之间形成了隧穿势垒，限制了光生载流子复合。

4.根据权利要求1所述基于三维狄拉克材料的隧穿型光电探测器，其特性在于：量子点材料（6）载流子寿命长，增大了探测器光响应增益，并且具有强烈光吸收特性，拓宽了探测器响应光谱范围。

5.根据权利要求1所述基于三维狄拉克材料的隧穿型光电探测器，其特性在于：三维狄拉克材料（3）表面的自然钝化层（5）厚度通过在空气中暴露时间进行调节。

6.根据权利要求1所述基于三维狄拉克材料的隧穿型光电探测器，其特性在于：自然钝化层（5）与量子点材料（6）共同作用形成了对三维狄拉克材料（3）的一个光调控作用。