[发明专利]一种二维直接带隙半导体探测器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种二维直接带隙半导体探测器，其特征在于，所述二维直接带隙半导体探测器为Ag/Insubgt;2/subgt;(PSsubgt;3/subgt;)subgt;3/subgt;肖特基光电探测器；所述的探测器的结构为绝缘衬底、在绝缘衬底上制作底电极，底电极上方是通过定点转移的单层二维Insubgt;2/subgt;(PSsubgt;3/subgt;)subgt;3/subgt;层、在Insubgt;2/subgt;(PSsubgt;3/subgt;)subgt;3/subgt;的正上方是顶电极。对二维Insubgt;2/subgt;(PSsubgt;3/subgt;)subgt;3/subgt;层施加压缩应变和拉伸应变分别增加和减小二维Insubgt;2/subgt;(PSsubgt;3/subgt;)subgt;3/subgt;层的带隙，双轴压缩应变会增大带隙最高可达1.81eV，双轴拉伸应变会减小带隙最小1.3eV，较宽的带隙变化范围能够增大探测光波段的范围。

技术领域

本发明涉及一种二维直接带隙半导体探测器及其制备方法。

背景技术

二维材料由于其独特的层状结构，可调的能带结构，高的载流子迁移率，强的光与材料相互作用，多种低维光电效应，无晶格失配的范德瓦尔斯异质结构等优势被认为是下一代最具有前景的光电材料。

现有的二维半导体光电探测器有着多种多样的器件结构，比如传统的金属/半导体/金属结构的光电导器件，高光增益的光电晶体管结构，P-N结的光电二极管结构以及热效应的光热电器件等多种器件结构，这些形态各异的器件结构对应着多种多样的光电效应，如光电导效应，光生伏打效应，光电门效应，光热电效应等。而这些效应与二维材料的禁带宽度密切相关。因此，寻找和设计具有带隙可调的直接带隙和良好稳定性的二维直接带隙半导体探测器仍然是当今研究的热点.

发明内容

本发明目的在于提供一种二维直接带隙半导体探测器及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

本发明所述一种二维直接带隙半导体探测器，其特征在于，所述二维直接带隙半导体探测器为Ag/In₂(PS₃)₃肖特基光电探测器；所述的探测器的结构，如附图1所示：绝缘衬底1、在绝缘衬底1上制作底电极2，底电极2上方是通过定点转移的单层二维In₂(PS₃)₃层3、在In₂(PS₃)₃的正上方是顶电极4。

所述绝缘衬底为云母片或SOI衬底；

所述底电极为银层。

所述顶电极为ITO层或银栅线。

所述的SOI衬底，SiO2氧化层厚度是300nm，电阻率小于0.05Ω·cm；

所述的底电极和顶电极厚度是10-30nm；

所述的In₂(PS₃)₃层的厚度是0.69nm，；

本发明提供了一种二维直接带隙半导体探测器的制备方法步骤如下：

1)利用电子束曝光EBL技术、热蒸镀和剥离等技术在云母片或SOI衬底上沉积银作为底电极；

2)采用空间受限化学气相透射(CVT)方法制备了超薄二维In₂(PS₃)₃层，通过利用空间限制的外延生长方法获得原子级薄的介电In₂(PS₃)₃层。VDW性质导致In₂(PS₃)₃的逐层生长，从而能够实现具有仅0.69nm的有限厚度的单层结构；