[发明专利]基于极性J-TMDs/β-Ga2

权利要求书

1.一种基于极性J-TMDs/β-Ga₂O₃异质结的高速光电子器件，包括衬底(1)、β-Ga₂O₃光吸收层(2)和金属源漏电极(4,5)，其特征在于：

所述的衬底(1)，采用SiO₂和P型重掺杂Si制备的SiO₂/Si衬底，其中SiO₂作为栅介质材料，P型重掺杂Si作为底部的栅电极；

所述的β-Ga₂O₃光吸收层(2)，其上部设有极性过渡金属硫化物J-TMDs层(3)，用于与该光吸收层构成异质结，抑制激子复合，使电荷得以快速转移；

所述的金属源电极(4)位于β-Ga₂O₃层(2)上的一端，金属漏电极(5)位于极性J-TMDs层(3)上与金属源电极(4)相对的一端。

2.根据权利要求1所述的高速光电子器件，其特征在于，所述的SiO₂/Si衬底(1)中，Si层厚度为50～120nm，SiO₂层厚度为150～300nm。

3.根据权利要求1所述的高速光电子器件，其特征在于，所述的β-Ga₂O₃层(2)的厚度为60～200nm。

4.根据权利要求1所述的高速光电子器件，其特征在于，所述的极性J-TMDs层(3)采用Janus-MoSSe材料、Janus-MoSeTe材料、Janus-MoSTe材料中的任意一种，其厚度为0.9～1.2nm。

5.根据权利要求1所述的高速光电子器件，其特征在于，所述的金属源漏电极(4，5)采用Au、Al和Ti/Au中的任意一种金属或合金，厚度为100～150nm。

6.一种基于极性J-TMDs/β-Ga₂O₃异质结的高速光电子器件制备方法，其特征在于，包括如下：

1)选用SiO₂/Si基片作为衬底，并使用丙酮、异丙醇和去离子水进行清洗，使用氮气吹干完成预处理；

2)在预处理后的SiO₂/Si衬底上通过化学气相沉积或者磁控溅射生长厚度为60～200nm的β-Ga₂O₃层；

3)制备极性J-TMDs层；

3a)采用流量为15～20sccm的氩气对管式炉的石英管和刚玉舟进行清洗；

3b)将预处理过的SiO₂/Si衬底放置在管式炉中心的刚玉舟上，将MoO₃粉放置在管式炉中靠近中心的刚玉舟内，将硫粉放置在石英管上游；

3c)向石英管内通入纯度为99.99％的高纯度氩气，同时加热硫粉，通过化学气相沉积生成制备极性J-TMDs材料所需的TMDs材料即MoS₂材料，并在之后缓慢冷却至室温；

3d)在100mtorr的压强下，采用流量为20sccm的氢等离子体剥离置换MoS₂顶层硫原子20min，得到MoSH材料；

3e)将硒粉放置在管式炉中石英管上游加热，加热温度为130～240℃，通过氩气和氢气的混合气体的输送，与石英管中的MoSH材料在300～450℃的温度下发生受控替换反应1h，将MoSH材料表面的H原子替换成硒原子，得到极性J-TMDs层；

4)转印极性J-TMDs层并制备图案化的极性J-TMDs层；

4a)向石英管内通入氩气作为保护气体，排净石英管内的气体，取出衬底；

4b)使用湿法刻蚀去除衬底，并使用聚合物聚二甲基硅氧烷PDMS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA转印的方式将极性J-TMDs层转移到β-Ga₂O₃层上，构成极性J-TMDs/β-Ga₂O₃异质结结构；

4c)在转印后的极性J-TMDs材料上旋涂光刻胶，并使用掩膜版与极性J-TMDs层紧密接触，对准和曝光，显影后得到图案化的极性J-TMDs材料层，并使用去离子水清洗掉残余的显影液；

5)在β-Ga₂O₃层上部的一端制备金属源电极，在极性J-TMDs层上部与金属源电极相对的一端制备金属漏电极，完成整个器件的制备。