[发明专利]一种二维二硒化钯柔性自驱动宽光谱光电传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二维二硒化钯柔性自驱动宽光谱光电传感器及其制备方法，该光电传感器包括以下部分：柔性栅介质层、源电极、二维二硒化钯、绝缘层、漏电极、聚甲基丙烯酸甲酯、柔性透明衬底。本发明是通过简单、快速的方法制备了所述的光电传感器，通过引入静电场对二硒化钯进行原位掺杂形成同质结，从而构筑了柔性光电传感器，由于二硒化钯对红外光和可见光的宽吸收范围和光电传感器结构的合理设计，该柔性光电传感器可实现自驱动宽光谱探测，而且制得的光电传感器结构简单，制备工艺难度小，适合应用于工业化生产。

技术领域

本发明属于半导体光电技术领域，涉及一种光电传感器领域，具体涉及一种二维二硒化钯柔性自驱动宽光谱光电传感器及其制备方法。

背景技术

光电传感器是一种基于光电效应的原理将光信号转化成电信号的器件，在电力电子设备中应用广泛。随着电力电子设备不断发展，柔性光电传感器不断显现出巨大的潜在应用价值。传统体材料构筑的光电传感器具有相对成熟的制备工艺和良好性能，但依然存在亟待解决的问题。如何提高自驱动光电传感器的响应速度、如何提升宽光谱探测范围以及如何实现高量子效率的室温红外自驱动探测等是目前光电器件发展的关键难点。此外，在制备工艺上，由于体材料结合过程中存在晶格匹配问题以及表面态，一直困扰研究者进一步提升传统体材料的光电传感性能。

自石墨烯发现以来，二维材料体系涌现出许多种类，涵盖了导体、半导体和绝缘体等多方面。同时，二维材料的共性特征是表面无悬挂键，可以实现“按需设计”来选择不同的二维材料来构筑各类器件，避免了体材料中需要考虑的晶格匹配问题。在众多二维材料中，二维二硒化钯属于新兴材料体系，在可见-近红外波段具有优异的光吸收性能，同时，二硒化钯在室温下具有较高的载流子迁移率，室温迁移率高达294每平方厘米每伏每秒，有利于光电探测器中载流子快速传输，提升器件的响应速度。因此，对二硒化钯进行掺杂调控，构筑同质结即可实现器件的自驱动探测。由于采用传统体材料的掺杂方式，比如离子注入和表面改性方法，难以对二维二硒化钯形成稳定的掺杂，此外，通过堆垛方法可能会产生不可控的随机堆垛和界面气泡，严重影响二硒化钯同质结的载流子输运性能。因此，发展一种快速、稳定的方法实现二维二硒化钯的掺杂来构筑二维二硒化钯同质结制备光电传感器仍旧是一个亟待解决的难题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种二维二硒化钯柔性自驱动宽光谱光电传感器及其制备方法。该方法工艺简单、快速、稳定，制备所得的二维二硒化钯柔性自驱动宽光谱光电传感器在红外波段可实现宽光谱自驱动探测，具有非常广泛的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种二维二硒化钯柔性自驱动宽光谱光电传感器，所述柔性自驱动宽光谱光电传感器包括以下组成部分：柔性栅介质层、源电极、二维二硒化钯、绝缘层、漏电极、聚甲基丙烯酸甲酯、柔性透明衬底。

进一步地，所述源电极为金属铟电极，完全覆盖在所述二维二硒化钯上方。

进一步地，所述二维二硒化钯的厚度为3-20nm，所述二维二硒化钯部分覆盖在所述漏电极上，部分覆盖在绝缘层上方。

进一步地，所述绝缘层为氮化硼，所述绝缘层的厚度为5-10nm，部分覆盖在所述漏电极上方，部分覆盖在所述聚甲基丙烯酸甲酯上方。

进一步地，所述漏电极为石墨烯，所述漏电极的厚度为0.3-20nm，完全覆盖在所述聚甲基丙烯酸甲酯上方。

进一步地，所述聚甲基丙烯酸甲酯的厚度为100-500nm，所述聚甲基丙烯酸甲酯完全覆盖在柔性透明衬底上方，不与所述二维二硒化钯接触。

进一步地，所述的柔性自驱动宽光谱光电传感器的探测光谱范围为400-3000nm。

进一步地，一种上述二维二硒化钯柔性自驱动宽光谱光电传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)在柔性透明衬底上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯，并烘干成膜；