[发明专利]一种异质结光电传感器及其制备方法

说明书

本发明公开一种异质结光电传感器及其制备方法，其中，所述光电传感器包括衬底、固定设置在衬底上的两个金属电极、以及堆叠在所述衬底上的二硫化钼薄膜和垂直生长石墨烯嵌入式碳膜，所述二硫化钼薄膜和垂直生长石墨烯嵌入式碳膜之间设置有部分重叠区域，所述部分重叠区域通过范德华相互作用形成光电异质结，所述二硫化钼薄膜和垂直生长石墨烯嵌入式碳膜不重叠的两端分别堆叠在所述两个金属电极表面。所述由二硫化钼薄膜和垂直生长石墨烯嵌入式碳膜堆叠形成的光电异质结能够有效提升光电传感器的响应灵敏度，其探测范围更广、探测能力更强。

技术领域

本发明涉及光电传感器领域，尤其涉及一种异质结光电传感器及其制备方法。

背景技术

光电探测器是一种能将实时光信号转变为实时电信号的器件，它在光电系统中占有重要地位。光电探测器在科技、商业等方面和各个领域都得到了广泛的应用。现如今的光电探测器分为光子探测器和热探测器，其中以光子探测器为主流，并且以类石墨烯结构的二维材料(硅、锗、过渡金属硫族化物等)为主的光电探测器发展已经进入主流。

自石墨烯被发现以来，以石墨烯结构以及类石墨烯结构的二维材料(黑鳞，二硫化钼等)已经成为现如今光电器件制作的主流。二硫化钼因其层状结构也成为光电探测器的研究热点，单层二硫化钼具有类石墨烯的结构，具有良好的光学和电子的特性，是直接禁带宽度为1.8eV的半导体，层内是通过强的共价键结合，层之间是通过弱的范德华耳斯力结合，层状的二硫化钼具有紫外光谱吸收峰，电子的跃迁方式为导带到价带的竖直跃迁。二硫化钼能用CVD(化学气相沉积法)合成，二硫化钼(MoS₂)从块状到纳米层状，它从间接带隙转变到直接带隙。以石墨烯二硫化钼为主的掺杂异质结半导体研究越来越受到关注，人们一直致力于得到更高响应度和更好性能的光电探测。

因此，现有技术仍有不足之处，还需要进一步的改进和发展，在原有的技术水平需要大幅的提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种异质结光电传感器及其制备方法，旨在解决现有光电传感器响应灵敏度差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种异质结光电传感器，其中，包括衬底、固定设置在衬底上的两个金属电极、以及堆叠在所述衬底上的二硫化钼薄膜和垂直生长石墨烯嵌入式碳膜，所述二硫化钼薄膜和垂直生长石墨烯嵌入式碳膜之间设置有部分重叠区域，所述部分重叠区域通过范德华相互作用形成光电异质结，所述二硫化钼薄膜和垂直生长石墨烯嵌入式碳膜不重叠的两端分别堆叠在所述两个金属电极表面。

所述的异质结光电传感器，其中，所述垂直生长石墨烯嵌入式碳膜的厚度为70-200nm。

所述的异质结光电传感器，其中，所述二硫化钼薄膜为单层二硫化钼、双层二硫化钼或三层二硫化钼中的一种。

所述的异质结光电传感器，其中，所述衬底材料为二氧化硅或聚二甲基硅氧烷。

所述的异质结光电传感器，其中，所述金属电极的材料为金。

一种异质结光电传感器的制备方法，其中，包括步骤：

预先在二氧化硅衬底上制作两个金属电极；

将预先制备好的二硫化钼薄膜转移至所述二氧化硅衬底上，所述二硫化钼薄膜一端堆叠在上述两个金属电极中的一个表面；

将预先制备好的垂直生长石墨烯嵌入式碳膜转移至所述二硫化钼薄膜上，所述二硫化钼薄膜与所述垂直生长石墨烯嵌入式碳膜之间的重叠区域形成光电异质结，所述垂直生长石墨烯嵌入式碳膜的一端堆叠在上述两个金属电极中的另一个表面。

所述的异质结光电传感器的制备方法，其中，所述二硫化钼薄膜的制备，包括步骤：