[发明专利]基于二硫化铼/二硒化钨异质结的光电器件及制备方法

说明书

本发明公开一种基于二硫化铼/二硒化钨(ReS₂/WSe₂)异质结的光电器件及制备方法，属于材料应用技术领域。本发明包括：P型硅衬底、二氧化硅绝缘层、单层ReS₂和WSe₂构成的异质结、漏极和源极；所述的源极、漏极、单层ReS₂和WSe₂均位于二氧化硅/硅(SiO₂/Si)衬底上，其中Si为栅极。本发明还公开了一种简易地制备上述光电器件的方法。该光电探测器件实现了宽的势垒区和抑制了ReS₂中的缺陷态对探测器的影响，提高了探测器的响应时间。

技术领域

本发明属于光电子功能器件领域，特别是涉及一种基于单层二硫化铼/二硒化钨异质结的光电器件及制备方法。

背景技术

自二维石墨烯发现以来，一系列具有非零带隙的二维材料(如过渡金属硫属化合物(TMDCs)、黑磷(BP)和氮化硼(BN))不断被研究，弥补了零带隙的石墨烯在逻辑器件等应用方面的缺陷，促进了二维材料在电子和光电子学方面的发展。由于TMDCs具有非常好的低维稳定性、可调节的带隙、强光致发光、以及在逻辑电路中可以制备成优异性能的光电器件等特性，被认为是极具潜力的电子和光电子材料。

缺陷是二维半导体材料研究中不可或缺的一环。实际上，在TMDCs中广泛存在着空位、吸附原子、晶界和替代掺杂等缺陷。这些缺陷的存在会对TMDCs的光学和光电性能产生很大的影响。二硫化铼(ReS₂)是一种n型的直接带隙半导体，其直接带隙不随层数改变。少层的ReS₂中缺陷态的存在，使得ReS₂光电流产生很高的增益，其光响应率达到了88600AW^-1。然而，深的束缚态使得ReS₂具有超长的响应时间。此外，目前基于ReS₂的PN光电器件需要复杂的制备工艺，增加器件成本，并且会在材料中引入新的缺陷。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于单层ReS₂/WSe₂异质结的光电器件。该光电器件利用单层ReS₂和WSe₂形成的宽的势垒区来抑制ReS₂中的缺陷态对探测器的影响，提高了该光电器件的响应时间。

本发明的一个实施方式提供了一种基于二维ReS₂-WSe₂异质结的光电子器件，包括：

硅衬底层；

设置于所述硅衬底层上的绝缘层；

设置于所述绝缘层上的WSe₂层和ReS₂层，所述WSe₂层与所述ReS₂层范德瓦尔斯接触，形成WSe₂/ReS₂异质结；

设置于所述WSe₂层和ReS₂层上的电极层；

所述WSe₂层为WSe₂单晶层，所述ReS₂层为ReS₂单晶层。

作为优选的技术方案，硅衬底层为P型硅衬底层。