[发明专利]基于黑磷的p-n光电检测器

摘要

本发明公开了一种基于黑磷的p‑n光电检测器，包括衬底，位于衬底上的掩埋氧化物层及位于掩埋氧化物层上的有源区结构，有源区结构包括：源极、漏极以及黑磷(BP)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)组成的栅极。衬底是P型衬底，掩模氧化物层所用材料是SiO₂材料，厚度为50nm。应用拉伸或压缩聚二甲基硅氧烷(PDMS)，分别沿着锯齿形和扶手椅方向向黑磷(BP)引入不同的应变，放置在掩模氧化物层的顶部。黑磷(BP)层是五层的。源极和漏极接触，利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)来进行电子束光刻定义。电极材料所选为Ti和Au。可给衬底施加电压调节器件。本发明设计并模拟了基于BP的p‑n光电检测器，对不同应变方向的黑磷和能量结构进行分析，考虑了暗电流效应，系统的优化了吸收系数和响应度，响应度高达66.29A/W。

主权项

1.基于黑磷的p‑n光电检测器，包括硅衬底(1)，位于硅衬底(1)上的掩埋氧化物层(2)及位于掩埋氧化物层(2)上的有源区结构，有源区结构包括：源极(3)、漏极(4)以及黑磷(BP)层和聚二甲基硅氧烷(PDMS)层组成的层叠结构栅极(5)，其特征在于，硅衬底(1)是P型掺杂，栅极(5)中黑磷(BP)的层数为五层，分别沿着锯齿形和扶手椅方向放置在掩埋氧化物层(2)的上面，掩模氧化物层所用材料是SiO₂材料，源极(3)和漏极(4)接触，利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)来进行电子束光刻定义，电极材料所选为Ti和Au，给衬底施加电压，可以控制检测器内部电流，红外光的吸收可显著提高10％，响应度高达66.29A/W。