[发明专利]一种光电探测器及其制备方法和应用

说明书

本发明属于压电子技术领域，公开了一种光电探测器及其制备方法和应用。所述光电探测器依次包括衬底、聚酰亚胺层、二碲化钼单层和聚(偏氟乙烯‑三氟乙烯)层，在所述二碲化钼单层的边缘制作源电极和漏电极，在聚(偏氟乙烯‑三氟乙烯)层上制作栅极电极制得。本发明利用了有机铁电材料薄层和二维半导体材料之间光电性质的互补，极大地拓宽了光电探测器的响应范围，在响应速度、电流增益和探测灵敏度上有很大优势，能够在室温条件下工作。

技术领域

本发明属于光电领域，更具体地，涉及一种光电探测器及其制备方法和应用。

背景技术

石墨烯的发现给理论物理学家带来了巨大的惊喜，而它在光学、电学、力学等方面的独特性质更让我们对它情有独钟。它是目前发现的最薄并且也是最硬的纳米材料，它的带隙为零，但对光的透射率超过97％，并且常温下它的电子迁移率超过15000cm²V^-1s^-1，使得石墨烯在高频电子器件与透明电极等领域有着巨大的应用前景。更重要的是，石墨烯为我们快要陷入僵局的材料研究提供了一种新的思路，按照石墨烯的制作方式，研究者制作了一大批类石墨烯的二维材料，它们有着各自的优良性质，极大的弥补了石墨烯在光电领域的固有缺陷。

所有的二维材料都有一个共同的特点，那就是它们都是范德华层状材料，面内的原子是通过较强的化学键相互作用的，再通过比较弱的范德华力相互作用堆叠成体材料。所以，二维材料有着很多体材料不具备的优势，具体说来，首先，由于在一个维度上的量子限制效应，使得二维材料的电子结构会发生改变，从而可以根据需要进行调整；其次，二维材料的表面几乎不存在悬挂键，可以通过范德瓦尔斯异质结将两种甚至多种材料的性质进行结合；再次，它的体积与尺寸小，在智能穿戴、柔性衬底器件上有着不错的应用前景。在本公开中，确实用到了二维材料的优势。

另一方面，随着集成电路的发展，集成电路的集成度也一直按照摩尔定律飞速向前发展。然而，随着特征尺寸的不断缩小和集成度的不断增加，虽然单个晶体管的延时和功耗越来越小，但是互连线的延时和功耗却越来越大并逐渐占据主导。于是人们把目光投向了片上光互连。光互连能解决电互连固有的瓶颈，具有高带宽、抗干扰和低功耗等优点，可用于系统芯片中时钟信号传输，解决信号的相互干扰和时钟歪斜问题。然而，至今硅基光互连存在着一个非常严重的缺陷，那就是片上光源的问题，因为硅是间接禁带半导体，发光效率特别低，无法进行集成。所以往往需要利用光栅引入外部的光源，但这一方法必然增加了工艺的复杂度与封装的难度。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明目的在于提供了一种光电探测器。

本发明的另一目的在于提供一种上述光电探测器的制备方法。

本发明的再一目的在于提供一种上述光电探测器的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种光电探测器，所述光电探测器依次包括衬底、聚酰亚胺层、二碲化钼单层和聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)层，在所述二碲化钼单层的边缘制作源电极和漏电极，在聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)层上制作栅电极制得。

优选地，所述聚酰亚胺的层厚度为1.2～1.7μm；所述聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)层的厚度为290～310nm；所述二碲化钼单层的厚度为0.6～1nm。

优选地，所述衬底为硅或石英。

优选地，所述源电极和漏电极的电极材料为铬金合金，所述栅电极的电极材料为铝。

优选地，所述光电探测器的探测波长为360nm～12μm。

所述的光电探测器的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.在衬底上旋涂氨酸溶液，匀胶，并在150～155℃退火，制备聚酰亚胺层；