本發(fā)明涉及光柵型同質(zhì)結(jié)光電探測器，具體涉及一種基于光柵型結(jié)構(gòu)驗(yàn)證界面對光電探測器影響的方法。

背景技術(shù)：

1、二維材料是指厚度僅有一個(gè)原子或幾個(gè)原子的材料，具有超薄、柔韌、透明等特點(diǎn)，代表性的材料有石墨烯、磷化鉬等。隨著研究的深入，二維材料的制備技術(shù)得到了不斷改進(jìn)和拓展，包括機(jī)械剝離、化學(xué)氣相沉積、溶液剝離、化學(xué)還原等方法，為大規(guī)模制備提供了可能。

2、二維材料在光學(xué)、電子、能源等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力，尤其在光電探測器方面取得了重要突破。光電探測器是一種能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號的器件，廣泛應(yīng)用于通信、醫(yī)療、安防等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的光電探測器基于硅或iii-v族材料制備，尺寸大、制備工藝復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)限制了其應(yīng)用范圍。而二維材料具有優(yōu)良的光電性能、高度柔韌性和可調(diào)控性等特點(diǎn)，使其成為光電探測器研究的熱點(diǎn)。二維材料在光電探測器中的應(yīng)用可大大提高器件的靈敏度和響應(yīng)速度。由于二維材料的單層結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)光信號的快速傳輸和高效轉(zhuǎn)換。二維材料還能夠?qū)崿F(xiàn)光電探測器的寬波段響應(yīng)。由于二維材料具有寬帶隙和調(diào)制電荷輸運(yùn)性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)從紫外到紅外范圍內(nèi)的全波段探測。這種優(yōu)異的光響應(yīng)范圍使得二維材料光電探測器在多種光譜范圍內(nèi)均能夠?qū)崿F(xiàn)高效的探測，具有廣泛的應(yīng)用前景。此外，二維材料還具有出色的穩(wěn)定性和可靠性。由于其單層結(jié)構(gòu)，二維材料在光電探測器中可實(shí)現(xiàn)器件尺寸的微小化和靈活性的增強(qiáng)。

3、在對二維材料進(jìn)行研究的過程中，研究人員通過對于二維材料進(jìn)行表面工程的調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)對二維材料的特性進(jìn)行可控的改變，其中通過在化學(xué)氣相沉積時(shí)改變前驅(qū)體比例、激光輻照、離子插入、合金化、溫度調(diào)控、施加壓力、施加電場等方法可以實(shí)現(xiàn)二維材料相的可控調(diào)節(jié)。二維材料相變特性受到了廣泛關(guān)注，研究人員在過渡金屬硫?qū)倩衔?、二維貴金屬納米片、其他主族金屬硫族化合物、硒化銦(inse)、mxene、金屬氧化物、鈣鈦礦、gst等其他二維材料都發(fā)現(xiàn)了其相變特性。

4、通過對于二維材料進(jìn)行相變，可以實(shí)現(xiàn)接觸電阻、載流子遷移率等特性變化。光電探測器性能與光吸收率、電荷載流效率、暗電流等特性密切相關(guān)，因此通過相變對于光電探測器性能提升應(yīng)用上得到了廣泛關(guān)注。研究人員通過對二維材料構(gòu)筑同質(zhì)結(jié)，對與電極接觸處的二維材料進(jìn)行相變，已經(jīng)證實(shí)相應(yīng)時(shí)間變短，可以實(shí)現(xiàn)光電探測器性能的提升。然而，在對材料進(jìn)行相變的過程中，除了相變帶來的接觸電阻減少和載流子遷移率上升帶來的光電性能提升外，也有著對于相變帶來界面影響其光電性能的質(zhì)疑。這樣的界面存在會極大影響光電探測器性能，從而限制其在光電子領(lǐng)域的應(yīng)用。尤其，同質(zhì)結(jié)界面對光電探測器的影響并沒有人探究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于光柵型結(jié)構(gòu)驗(yàn)證界面對光電探測器影響的方法，通過測量不同節(jié)數(shù)的光柵型同質(zhì)結(jié)光電探測器的響應(yīng)時(shí)間，通過響應(yīng)時(shí)間的不同驗(yàn)證界面對同質(zhì)結(jié)光電探測器的影響。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一方面提供了一種基于光柵型結(jié)構(gòu)驗(yàn)證界面對光電探測器影響的方法，包括如下步驟：

3、s1、構(gòu)建不同節(jié)數(shù)的光柵型同質(zhì)結(jié)光電探測器；

4、s2、通過光電測試系統(tǒng)測量不同節(jié)數(shù)的所述光柵型同質(zhì)結(jié)光電探測器的響應(yīng)時(shí)間，通過響應(yīng)時(shí)間的不同驗(yàn)證界面對同質(zhì)結(jié)光電探測器的影響。

5、本發(fā)明通過構(gòu)建不同節(jié)數(shù)的光柵型同質(zhì)結(jié)光電探測器，并表征光電探測器的響應(yīng)時(shí)間，通過響應(yīng)時(shí)間驗(yàn)證相鄰節(jié)數(shù)之間的界面對光電探測器的影響，為其應(yīng)用提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

6、進(jìn)一步的，所述光柵型同質(zhì)結(jié)光電探測器的制備方法，包括如下步驟：

7、(1)將貼合在襯底上的二維半導(dǎo)體材料薄層刻蝕為長條形；

8、(2)通過等離子體對長條形的二維半導(dǎo)體材料薄層進(jìn)行相變，得到光柵型同質(zhì)結(jié)；

9、(3)在所述光柵型同質(zhì)結(jié)的兩端蒸鍍金電極，得到光柵型同質(zhì)結(jié)光電探測器。

10、本發(fā)明通過等離子體進(jìn)行相變處理，構(gòu)建光柵型異相同質(zhì)結(jié)，工藝簡單、普適性高，可重復(fù)性強(qiáng)，且同質(zhì)結(jié)穩(wěn)定性強(qiáng)；二維半導(dǎo)體材料薄層內(nèi)部層與層之間通過范德瓦爾斯力進(jìn)行結(jié)合，容易實(shí)現(xiàn)電荷的轉(zhuǎn)移，器件的電特性更為優(yōu)異；將二維半導(dǎo)體材料薄層刻蝕為條形，方便數(shù)據(jù)對比，控制變量，且在需要大規(guī)模器件集成排列時(shí)，方便排列，具有集成優(yōu)勢。

11、進(jìn)一步的，所述二維半導(dǎo)體材料為二碲化鉬(mote2)、二硫化鉬(mos2)、二硫化鎢(ws2)、碲化鈮(nbte4)中的一種或幾種。

12、進(jìn)一步的，所述二維半導(dǎo)體材料薄層的厚度為60-80nm，穩(wěn)定性強(qiáng)。

13、進(jìn)一步的，所述相變的數(shù)量為2以上。

14、進(jìn)一步的，所述光柵型同質(zhì)結(jié)與所述金電極的接觸區(qū)在相變區(qū)域內(nèi)。

15、進(jìn)一步的，所述相變所用氣體為氧氣和/或氫氣。

16、進(jìn)一步的，所述二維半導(dǎo)體材料薄層通過機(jī)械剝離法制得，并通過pdms轉(zhuǎn)移法轉(zhuǎn)移到襯底上，操作簡單，重復(fù)性強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)大面積、多器件的集成。

17、進(jìn)一步的，所述襯底為硅基襯底。

18、進(jìn)一步的，步驟(1)中所述刻蝕具體為：在襯底及二維半導(dǎo)體材料薄層上旋涂一層光刻膠，在光刻機(jī)中曝光，立即浸入顯影液中顯影，顯影后放置于等離子體中將二維半導(dǎo)體材料薄層刻蝕為長條形，清洗后得到長條形的二維半導(dǎo)體材料波層，刻蝕所用氣體為sf6。

19、進(jìn)一步的，步驟(2)中所述相變具體為：在襯底及長條形二維半導(dǎo)體材料薄層上旋涂光刻膠，在光刻機(jī)中將待相變區(qū)曝光，立即浸入顯影液中顯影，顯影后放置于等離子體中，抽真空至10-3pa，打開氣閥通入o2，當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到5pa時(shí)，打開等離子體，功率為200w，處理3min，腔體內(nèi)壓強(qiáng)保持在5pa左右，進(jìn)行等距離相變，相變后清洗，得到光柵型同質(zhì)結(jié)，根據(jù)需要選擇相變區(qū)域的數(shù)量，相變區(qū)與非相變的寬度一致。

20、進(jìn)一步的，步驟(3)中所述蒸鍍金電極具體為：在襯底及光柵型同質(zhì)結(jié)上旋涂光刻膠，在光刻機(jī)中將電極區(qū)曝光，立即浸入顯影液中顯影，在蒸鍍機(jī)中蒸鍍金(au)電極，隨后靜置在丙酮中，泡去光刻膠和多余的au，清洗后，得到光柵型同質(zhì)結(jié)光電探測器。

21、本發(fā)明第二方面提供一種光柵型同質(zhì)結(jié)光電探測器，所述光柵型同質(zhì)結(jié)為通過等離子體進(jìn)行等距離相變處理得到的光柵型異相同質(zhì)結(jié)，所述相變區(qū)位于光柵型同質(zhì)結(jié)的兩端及中部。

22、本發(fā)明第三方面提供第二方面所述的光柵型同質(zhì)結(jié)光電探測器在保密存儲、柔性可穿戴感存技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

23、本發(fā)明的有益效果：

24、本發(fā)明通過構(gòu)建不同節(jié)數(shù)的光柵型同質(zhì)結(jié)光電探測器，并表征光電探測器的響應(yīng)時(shí)間，通過響應(yīng)時(shí)間驗(yàn)證相鄰節(jié)數(shù)之間的界面對光電探測器的影響，驗(yàn)證方法簡單，說服力強(qiáng)；界面對光電探測器影響的研究，為構(gòu)建基于光柵型同質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的非易失存儲器提供有效數(shù)據(jù)支撐，有利于推動二維材料在微納領(lǐng)域和半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。

25、本發(fā)明通過等離子體進(jìn)行相變處理，構(gòu)建光柵型異相同質(zhì)結(jié)，工藝簡單、普適性高，可重復(fù)性強(qiáng)，且同質(zhì)結(jié)穩(wěn)定性強(qiáng)；二維半導(dǎo)體材料薄層內(nèi)部層與層之間通過范德瓦爾斯力進(jìn)行結(jié)合，容易實(shí)現(xiàn)電荷的轉(zhuǎn)移，器件的電特性更為優(yōu)異。

26、本發(fā)明將二維半導(dǎo)體材料薄層刻蝕為條形，方便數(shù)據(jù)對比，控制變量，且在需要大規(guī)模器件集成排列時(shí)，方便排列，具有集成優(yōu)勢。

27、本發(fā)明在二維半導(dǎo)體材料與電極接觸處進(jìn)行相變，有效降低接觸電阻。