[发明专利]一种异质结光探测器的制备方法及光探测器

说明书

本发明公开了一种异质结光探测器的制备方法及光探测器，其中，制备方法通过对经图形化处理的第一材料层上设置一层掩膜，并使掩膜覆盖在第一材料层除异质结区域之外的表面上，再在衬底设置第二材料层，并使第二材料层在异质结区与第一材料层堆叠，不但使第二材料层在衬底上的设置方法更为灵活，避免了现有技术中需要经过有机物辅助剥离及转移来实现两种材料的堆叠，而且还能够在对第二材料层进行图形化处理时，掩膜对第一材料层进行保护，因此，本发明提供的异质结光探测器的制备方法可实现低维材料异质结制备的灵活性和规模化的同时，还使得异质结制备与CMOS工艺兼容，降低了异质结的工业制备的门槛和成本。

技术领域

本发明属于光探测器技术领域，具体涉及一种异质结光探测器的制备方法及光探测器。

背景技术

低维材料因其突出的光电特性和超高载流子迁移率、优良的机械强度等优势成为新一代高性能光电器件研发的重要支撑，具有传统块体材料无法企及的应用潜力。然而单一的低维材料仍无法满足实际应用中多功能器件的需要，因此，将不同低维材料组装成范德华异质结构来进一步提高器件性能的思路应运而生。与传统半导体异质结相比，范德华异质结不再受到相邻原子层之间必须晶格匹配的限制，理论上可以像堆积木一样实现任意形式（不同种类、角度、顺序、层数等）的堆垛。范德华异质结“任意搭配”的特性在保持超薄厚度的同时具有各自材料都不能达到的优良的光电特性，且本身存在的优异的光伏效应，使它适宜于制作超高速开关器件、太阳能电池以及半导体激光器等。因此，范德华异质结为探索新型电子、光电子器件提供了一个全新的结构平台，已在新型电子器件和光电子器件中得到广泛应用。

低维材料范德华异质结可分为垂直异质结和平面异质结，目前通过人工定位转移法和气相沉积（CVD）法可以制备垂直异质结，平面异质结可以通过CVD法外延生长实现可控制备。尽管CVD法可以实现大面积的异质结制备，但是会引入额外的杂质和缺陷，降低器件的电学和光电特性。目前，主流的异质结制备还是以人工定位转移为主，但是人工定位转移的方法需要经过有机物辅助剥离及转移的同时利用支架和专用平台实现两种材料的堆叠，且材料剥离及转移对工艺操作的要求极高，不利于器件大规模制备，CMOS工艺兼容性差。

光探测器是将光信号转变成电信号（光电压或光电流）的一种器件，是光通信及光互连、光传感等通信系统中不可或缺的部分。低维材料光探测器是目前研究的热点，但是因为单层材料的探测原理主要还是以光电导效应为主，即必须在外加电场下光生载流子分离，电子和空穴定向移动产生光电流。所以基于这种机理的探测器在零偏压下无法实行探测，且探测器的暗电流不小，最小可探测功率（灵敏度）大，无法保证诸如激光雷达、量子通信、大气光通信等高端通信链路中的回传小信号探测等其他高精度探测需求。

发明内容

针对以上现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种异质结光探测器的制备方法及光探测器。

本发明第一方面提供了一种异质结光探测器的制备方法，包括：

在衬底上设置一层第一材料层；

对所述第一材料层进行图形化处理，并在所述第一材料层上预留异质结区域和电极接触区域；

在所述第一材料层除所述异质结区域之外的表面设置一层掩膜；

在所述衬底设置第二材料层，并使所述第二材料层在所述异质结区与所述第一材料层堆叠；

对所述第二材料层进行图形化处理，并在所述第二材料层上预留异质结区域和电极接触区域；

去除位于所述第一材料层上的掩膜；

分别在所述第一材料层和第二材料层上制备电极。

进一步的，所述掩膜为氧化钇薄膜或三氧化二铝薄膜。

进一步的，当在所述第一材料层除所述异质结区域之外的表面设置一层氧化钇薄膜时，包括：