[发明专利]一种制备电场可控的二维材料光电二极管的方法

说明书

本发明涉及一种制备电场可控的二维材料光电二极管的方法，包括以下步骤：(1)先Si衬底层上生长SiO₂介质层；(2)接着，在SiO₂介质层上转移一层MoTe₂层，激光加热氧化，形成P型材料；(3)随后，在P型材料的MoTe₂层的部分区域转移一层MoS₂层，构成垂直异质结；(4)最后，在Si衬底层、MoTe₂层和MoS₂层上分别生长一个金属电极，即完成制备。与现有技术相比，本发明构建的器件具有很好的光透过能力和光吸收能力等优异光电特性，此外，还可实现区域内载流子的特殊传输行为和层间量子耦合行为并用来调节器件的电学和光学特性，具有广泛的应用前景等。

技术领域

本发明属于光电二极管制备技术领域，涉及一种制备电场可控的二维材料光电二极管的方法。

背景技术

光电二极管是把光信号转换成电信号的光电传感器件。在消费电子产品，例如CD播放器、烟雾探测器以及控制电视机、空调的红外线遥控设备中都有应用。对于许多应用产品而言，例如照相机的测光器、路灯亮度自动调节等可以使用光电二极管或者其他光导材料来测量光。

在科学研究和工业中，光电二极管常常被用来精确测量光强，因为它比其他光导材料具有更良好的线性。在医疗应用设备中，光电二极管也有着广泛的应用，例如X射线计算机断层成像(computed tomography,CT)以及脉搏探测器。在传统的光电二极管结构中，通常是由一个垂直的PN结构成的，具有单方向导电的特性。随着以石墨烯为代表的二维材料的发展，当属于半金属材料的石墨烯和其他二维半导体形成二维异质结时，会在两种材料的界面形成内建电场，有利于光生电子和空穴的分离，从而提高载流子浓度。通过结合石墨烯和金属材料形成的具有肖特基结的光电二极管，相比于传统的硅p-n结二极管，这种电场可控的二维材料光电二极管既有较高的载流子迁移率，又可以充当光电探测器，因此具有良好的发展前景。

如中国专利ZL201510598628.0公开了一种光电二极管装置，包括光源和整流结构，所述整流结构包括高阻光增益半导体衬底，位于所述高阻光增益半导体衬底上的石墨烯层，位于所述高阻光增益半导体衬底和所述石墨烯层上的第一ITO电极和第二电极，其中，所述第一ITO电极和所述第二电极分别一部分与所述高阻光增益半导体衬底接触，另一部分与所述石墨烯层接触，以及其中：i)所述光源发射的光的能量大于所述高阻光增益半导体衬底的带隙，且所述光源仅辐照第一ITO电极；ii)所述第一ITO电极的面积大于所述光源发射光的光斑面积。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制备电场可控的二维材料光电二极管的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种制备电场可控的二维材料光电二极管的方法，包括以下步骤：

(1)先Si衬底层上生长SiO₂介质层；

(2)接着，在SiO₂介质层上转移一层MoTe₂层，激光加热氧化，形成P型材料；

(3)随后，在P型材料的MoTe₂层的部分区域转移一层MoS₂层，构成垂直异质结；

(4)最后，在Si衬底层、MoTe₂层和MoS₂层上分别生长一个金属电极，分别为背电极、第一电极和第二电极，即完成制备。

进一步的，所述的Si衬底层的厚度为10-200nm。

进一步的，所述SiO₂介质层的厚度为10-200nm。