[发明专利]一种自供电偏振可见光探测器及制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种自供电偏振可见光探测器及制备方法与应用，所述自供电偏振可见光探测器包括从下到上依次排布的衬底、缓冲层、功能层、SiO₂隔离层和金属电极层，其中：缓冲层为从下到上依次排布的AlN层、AlGaN层和GaN层；功能层包括InGaN层、石墨烯层和GeS₂层，石墨烯层作为GeS₂层和InGaN层之间的电子传输层；SiO₂隔离层在InGaN层上；金属电极层分别在GeS₂层和InGaN层上。本发明通过在InGaN层上转移石墨烯并磁控溅射沉积GeS₂薄膜形成异质复合薄膜，可以有效提高可见光探测性能，在提高器件的光电流与响应度的同时，能有效限制器件的暗电流与噪声，实现偏振选择探测。

技术领域

本发明涉及可见光通信用光电探测器领域，具体涉及一种自供电偏振可见光探测器及制备方法与应用。

背景技术

近年来，可见光通信技术(Visible-Light Communication，VLC)由于频谱资源丰富、无电磁干扰、保密性强等特点受到了极大的关注，是第六代通信技术规划蓝图“空天地海一体化”网络中重要的组成部分。VLC系统中主要的组成部分有发射端光源、接收端光电探测器和可见光传输技术，目前发射端LED光源技术已经趋于成熟，但是接收端的光电探测器还处于一个起步阶段，急需突破。

III-V族化合物半导体InGaN材料由于电子迁移率高、化学稳定性好、带隙随In组分可调的特点(0.7～3.4eV)，和光源工作波长匹配，能最大程度的接收光信号，有效降低噪声和系统成本，成为可见光通信光电探测器的最具潜力的候选者。非极性InGaN材料由于极强的面内各向异性，极具成为偏振探测器的潜力，但是由于制备非极性InGaN材料需要昂贵的非极性衬底以及复杂的外延工艺，这限制了InGaN可见光偏振探测器在VLC系统中的应用。

低维四族硫系半导体材料(GeS₂、GeSe₂等)由于极强的面内各向异性，是制备偏振探测器的最佳候选者之一，其中GeS₂具有2.7eV-3.1eV的高禁带宽度，可以完美响应蓝光波段。并且由于GeS₂是天然p型材料，可以与InGaN形成PN结，这有利于发展自供电型可见光探测器。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种自供电偏振可见光探测器及制备方法与应用，通过在InGaN层上转移石墨烯并磁控溅射沉积GeS₂薄膜形成异质复合薄膜，可以有效提高可见光探测性能，同时通过构建异质结构，在提高器件的光电流与响应度的同时，能有效限制器件的暗电流与噪声，并实现偏振选择探测。

本发明的第一个目的在于提供一种自供电偏振可见光探测器。

本发明的第二个目的在于提供一种自供电偏振可见光探测器的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种自供电偏振可见光探测器的应用方法。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种自供电偏振可见光探测器，包括从下到上依次排布的衬底、缓冲层、功能层、SiO₂隔离层和金属电极层，其中：

所述缓冲层为从下到上依次排布的AlN层、AlGaN层和GaN层；

所述功能层包括InGaN层、石墨烯层和GeS₂层，石墨烯层作为GeS₂层和InGaN层之间的电子传输层；

所述SiO₂隔离层在所述InGaN层上；

所述金属电极层分别在所述GeS₂层和所述InGaN层上。