[发明专利]一种基于磷硒化锰(MnPSe3)场效应晶体管结构的光电探测器

权利要求书

1.一种基于层状MnPSe₃场效应晶体管结构的光电探测器，包括：Si/SiO₂衬底、MnPSe₃薄膜、源漏电极和栅电极，其特征在于：提出一种MnPSe₃场效应晶体管结构的光电探测器，包括MnPSe₃表面被光敏剂敏化，或金属纳米颗粒修饰MnPSe₃表面，或MnPSe₃和其它半导体材料叠放在一起，构成异质结结构，或MnPSe₃薄膜不直接接触衬底，和衬底之间形成悬空结构，或以离子液体、聚甲基丙烯酸甲酯、去离子水、铁电材料或高介电材料作为栅介电层。

2.根据权利要求1所述的层状MnPSe₃场效应晶体管结构的光电探测器，其特征在于：Si/SiO₂衬底是重掺n或重掺p型Si。

3.根据权利要求1所述的层状MnPSe₃场效应晶体管结构的光电探测器，其特征在于：MnPSe₃薄膜厚度控制在1 nm-100 nm之间。

4.根据权利要求1所述的层状MnPSe₃场效应晶体管结构的光电探测器，其特征在于：源漏极电极是Au、Cr或Ti金属电极。

5.根据权利要求1所述的层状MnPSe₃场效应晶体管结构的光电探测器，MnPSe₃表面被敏化的特征在于：将光敏剂溶液在MnPSe₃表面进行旋涂，光敏剂包括PbS、PbSe、PbTe、CdS、CdSe、CdTe量子点。

6.根据权利要求1所述的层状MnPSe₃场效应晶体管结构的光电探测器，金属颗粒修饰特征在于：通过镀膜技术蒸发并退火的方式或者溶液旋涂的方法制备纳米金属颗粒的修饰层，金属材料包括Au、Ag、Al或Cu，金属颗粒位于MnPSe₃薄膜的上表面，或位于MnPSe₃薄膜的下表面。

7.根据权利要求1所述的层状MnPSe₃场效应晶体管结构的光电探测器，MnPSe₃和其它半导体材料叠放在一起，构成异质结结构，其特征在于：通过转移和光刻的方法在MnPSe₃沟道的表面叠放另一层薄膜材料，构成异质结结构，源和漏电极分别位于异质结的一端。

8.根据权利要求1所述的层状MnPSe₃场效应晶体管结构的光电探测器，MnPSe₃薄膜不直接接触衬底，和衬底之间形成悬空结构，其特征在于：MnPSe₃薄膜不直接放在衬底上，而是薄膜两侧分别搭在已有的源、漏电极上，或者分别搭在另外两个薄膜材料上，造成MnPSe₃薄膜中间大部分是悬空的。

9. 根据权利要求1所述的层状MnPSe₃场效应晶体管结构的光电探测器，其特征在于：以离子液体、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、去离子水、氮化硼（BN）、铁电材料或高介电材料作为栅介电层，其中离子液体包括双(三氟甲基磺酰基)二酰亚胺二乙基甲基(2-甲氧基乙基)铵(DEME-TFSI)，铁电材料包括聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物P(VDF-TrFE)、PbZrTiO₃、BaTiO₃、BiFeO₃、CuInP₂S₆、Hf_1-xZr_xO₂或 In₂Se₃, 高介电材料包括HfO₂或Al₂O₃。

10.根据权利要求1所述的层状MnPSe₃场效应晶体管结构的光电探测器，其特征在于：在源漏电极间加一个驱动电压V_ds，在栅源之间加一个控制电压V_gs，测量晶体管光、暗态下的输出（I_ds-V_ds）和转移曲线（I_ds-V_gs），获得暗电流、光/暗电流比和光电灵敏度。