[发明专利]一种基于石墨烯/二硒化钨/二硒化锡叠层结构的光电器件及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于石墨烯/二硒化钨/二硒化锡叠层结构的光电器件及其制备方法，属于半导体光电探测技术领域，该光电器件结构自下而上依次为厚度为衬底层、绝缘层、二硒化锡层、二硒化钨层、石墨烯层；二硒化锡层和石墨烯层两端分别连接金属电极；本发明光电器件结构简单，无需栅压调控，光响应度及增益高，响应速度快。

技术领域

本发明涉及光电传感器领域，特别是一种基于石墨烯/二硒化钨/二硒化锡叠层结构的光电器件及其制备方法。

背景技术

光电探测器是通过电过程探测光信号的半导体器件，可分为热探测器和光探测器，目前市场上主要应用的是基于量子光电效应的光探测器。相比传统的利用体相半导体异质结或PN结的光电探测器，石墨烯和MX2等二维材料的研究为超薄光电探测器件奠定了基础，由于二维材料纳米级别的厚度和高的光吸收率，二维材料叠层结构光电传感器在尺度和响应度上都会带来巨大提升。

专利CN107749433 A设计了一种二维范德华异质结光电探测器，形成叠层结构拓展探测器响应波段，提高了响应度。专利CN208366907 U设计了一种基于二硒化钨的柔性离子传感器，在二硒化钨层表面覆盖氮化硼层形成叠层结构，以提升传感器的稳定性。Chen Z等人研究了一种基于石墨烯/InSe/MoS₂异质结构的新型自驱动光电探测器，在自驱动模式下，它表现出高光响应度和探测率(Chen Z,Zhang Z,Biscaras J,Shukla A.A highperformance self-driven photodetector based on a graphene/InSe/MoS₂ verticalheterostructure.Journal of Materials Chemistry C.2018；6(45):12407-12)。虽然上述研究已经在一定程度上改善了光电器件的性能，但是仍然还存在一些共性问题，例如电极和二维材料、二维材料和二维材料之间接触时容易形成肖特基势垒，大幅降低了光电流等(Schottky W.Halbleitertheorie der sperrschicht[J].Naturwissenschaften,1938,26(52):843-843.)，并不能完全满足对光电器件响应度的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供了一种基于石墨烯/二硒化钨/二硒化锡叠层结构的光电器件及其制备方法，以提高光电器件的灵敏度、光响应度和光探测率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于石墨烯/二硒化钨/二硒化锡叠层结构的光电器件，其结构从下到上依次为：衬底1，绝缘层2，二硒化锡层3，二硒化钨层4和石墨烯层5；二硒化锡层3，二硒化钨层4和石墨烯层5三层材料依次堆叠形成叠层结构；所述衬底1与绝缘层2上表面积相同，所述二硒化锡层3上表面积小于绝缘层2；所述二硒化钨层4覆盖于二硒化锡层3上表面且二硒化钨层4的一侧延伸至绝缘层2上表面；所述石墨烯层5覆盖于二硒化钨层4上表面且石墨烯层5的一侧延伸至绝缘层2上表面，石墨烯层5与二硒化锡层3互不接触；所述第一金属电极6和第二金属电极7分别位于叠层结构两侧，其中，所述第一金属电极6位于绝缘层2一侧的上表面且与二硒化锡层3接触，第一金属电极6与二硒化钨层4和石墨烯层5均不接触；所述第二金属电极7位于绝缘层2另一侧的上表面且与石墨烯层5延伸至绝缘层2的区域接触，第二金属电极7与二硒化钨层4和二硒化锡层3均不接触。