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专利号: 2020100536550
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种集成有波导的低维材料异质结光电探测器,其特征在于,包括:

衬底(1),形成于所述衬底(1)上的光波导(2),设置在所述光波导(2)的光耦合输入端(3)的1×2光分束器(4),覆盖在所述光波导(2)表面上的低维材料异质结薄膜(5),在所述低维材料异质结薄膜(5)两端、所述光波导(2)两侧还分别覆盖正电极(6)和负电极(7);所述低维材料异质结薄膜(5)与所述光波导(2)的传输方向垂直设置;在所述光波导(2)与所述低维材料异质结薄膜(5)的相互作用区,所述光波导(2)为两个锥型波导结构相对设置的结构。

2.根据权利要求1所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器,其特征在于,所述低维材料异质结薄膜(5)由自上而下或自下而上依次覆盖的二硫化钼薄膜材料层(501)、氮化硼薄膜材料层(502)和黑鳞薄膜材料层(503)组成。

3.根据权利要求2所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器,其特征在于,所述二硫化钼薄膜材料层(501)的厚度为1nm 20nm,带隙变化范围为1.2eV 1.8eV。

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4.根据权利要求2所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器,其特征在于,所述黑鳞薄膜材料层(503)的厚度为1nm 20nm,带隙变化范围为0.3eV 1eV。

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5.根据权利要求1至4中任一项所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器,其特征在于,在所述光波导的两侧还分别设置有第一石墨烯电阻加热器(8)和第二石墨烯电阻加热器(9)。

6.根据权利要求5所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器,其特征在于,所述第一石墨烯电阻加热器(8)和所述第二石墨烯电阻加热器(9)分别距离所述光波导200nm-

3000nm。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器,其特征在于,所述光波导(2)的材料为在400-4000nm光波段范围具有低传输损耗的材料。

8.根据权利要求7所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器,其特征在于,所述光波导(2)的材料为氮化硅材料、铌酸锂材料或氮化铝材料。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器,其特征在于,所述正电极(6)和所述负电极(7)距离所述光波导的最小间距均大于500nm。

10.一种如权利要求1至9中任一项所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:在衬底(1)上表面通过电子束曝光或者光刻以及ICP刻蚀工艺制备出1×2光分束器(4)、光波导(2)及其光耦合输入端(3);

S2:在所述光波导(2)上沉积低折射率材料层,然后利用化学机械抛光技术,实现所述光波导(2)表面以及两侧平坦化;

S3:在所述平坦化后的光波导(2)上表面转移二硫化钼薄膜材料层(501)和石墨烯薄膜材料层;

S4:将片状氮化硼薄膜材料层(502)和黑鳞薄膜材料层(503)依次机械转移至所述二硫化钼薄膜材料层(501)上表面,利用电子束曝光和光刻或氧等离子刻蚀工艺,除去多余的所述二硫化钼薄膜材料层(501)、氮化硼薄膜材料层(502)和黑鳞薄膜材料层(503),形成所述低维材料异质结薄膜(5);

S5:在所述低维材料异质结薄膜(5)两侧沉积金属材料层,形成正电极(6)和负电极(7);与此同时,形成第一石墨烯电阻加热器(8)和第二石墨烯电阻加热器(9)。