[发明专利]一种碳化硅/二硫化锡异质结光电晶体管及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种碳化硅/二硫化锡异质结光电晶体管，其特征在于，所述异质结光电晶体管的结构为SiC/SiO₂薄膜/SnS₂纳米片/源电极和漏电极/栅极介电层六方氮化硼/顶栅电极石墨烯/栅电极，所述异质结光电晶体管是利用PECVD法在清洗的SiC衬底上沉积SiO₂薄膜；再利用激光直写技术在沉积了SiO₂的SiC衬底上光刻一窗口，置于BOE溶液中浸泡使刻蚀至SiC衬底露出表面；利用聚乙烯醇转移法将机械剥离的SnS₂纳米片转移到经BOE溶液刻蚀的SiC衬底上，所述SnS₂纳米片一部分与SiO₂薄膜接触，另一部分与SiC衬底露出表面部分或完全接触形成垂直异质结；将光刻胶旋涂到已形成SnS₂/SiC异质结的SiC衬底上，通过激光直写制备源电极和漏电极图案，再利用电子束蒸镀金属，经过丙酮去胶，得到源电极和漏电极；采用KOH湿法转移胶带剥离的六方氮化硼作为栅极介电层，用聚乙烯醇干法转移石墨烯作为顶栅电极调控光电晶体管，再光刻蒸镀金属，制备栅电极；将上述整体在保护气氛中150～250℃退火制得；所述BOE溶液是将NH₄F加入HF和H₂O中配置；所述的NH₄F的质量为7～8g、HF的体积为3～4mL，H₂O的体积为10～13mL；所述SiO₂薄膜的厚度为150～500nm；所述SnS₂纳米片的厚度为1～100nm；所述的六方氮化硼的厚度为10～50nm，石墨烯的厚度为0.5～10nm。

2.根据权利要求1所述的碳化硅/二硫化锡异质结光电晶体管，其特征在于，所述源电极、漏电极和栅电极的金属均为Ti-Au、Au或Cr-Au。

3.根据权利要求1所述的碳化硅/二硫化锡异质结光电晶体管，其特征在于，所述退火的时间为15～60min；所述保护气氛为氮气或氩气。

4.根据权利要求1所述的碳化硅/二硫化锡异质结光电晶体管，其特征在于，所述异质结光电晶体管放入光灵敏度R_λ为1000～3090mA/W，上升的响应时间为0.35～0.5s，下降的响应时间为0.36～0.6s，比探测率D*＝1.9～7.8×10¹¹Jones；工作偏压为5～20V，光功率密度为0.15～0.45mW/cm²。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述的碳化硅/二硫化锡异质结光电晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

S1.将SiC衬底用BOE溶液浸泡，然后依次用丙酮、异丙醇和去离子水超声清洗，制得清洗的SiC衬底；

S2.利用PECVD法在清洗的SiC衬底上沉积SiO₂薄膜；

S3.利用激光直写法在沉积了SiO₂的衬底上光刻一窗口，再置于BOE溶液中浸泡使刻蚀深度至SiC表面；

S4.利用聚乙烯醇转移法将机械剥离的SnS₂纳米片转移到S3步骤得到的衬底上，所述SnS₂纳米片一部分与绝缘SiO₂薄膜接触，另一部分和SiC接触形成垂直异质结；

S5.将光刻胶旋涂到已形成SnS₂/SiC异质结的SiC衬底上，通过激光直写分别在SiC和SnS₂上制备源电极和漏电极图案，再利用电子束蒸镀金属，经过丙酮去胶，得到源电极和漏电极；

S6.采用KOH湿法转移胶带剥离的六方氮化硼作为栅极介电层，用聚乙烯醇干法转移石墨烯作为顶栅电极调控光电晶体管，再光刻蒸镀金属，制备栅电极；

S7.将上述整体在氮气或氩气气氛中150～250℃退火，制得SiC/SnS₂异质结光电晶体管。

6.根据权利要求5所述的碳化硅/二硫化锡异质结光电晶体管的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述浸泡的时间为5～30min，所述超声清洗的时间为5～30min。

7.权利要求1-4任一项所述的碳化硅/二硫化锡异质结光电晶体管在紫外-可见探测领域中的应用。