利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2022107851451
申请人: 安徽大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于非对称势垒能带结构的宽谱响应红外探测器,是超低暗电流垂直范德华异质结宽谱响应红外探测器,其特征是,在基底上设有自下到上的结构:衬底绝缘层(1),所述绝缘层包括二氧化硅、三氧化二铝以及PMMA、PI柔性绝缘衬底;

底面反射电极层(3),所述底面反射电极层置于所述衬底绝缘层上;

吸收层(5),吸收层(5)为n‑型二维层状或为p‑型二维层状半导体薄膜材料;所述n‑型二维层状半导体薄膜层包含MoS2、MoSe2、WS2、WSe2过渡金属硫族化合物,叠放在底面反射电极的正上方位置;

调控层(7),调控层(7)为带隙可调二维薄膜材料层,带隙能够通过外加电场、磁场或者通过改变二维薄膜材料的组分,实现对材料带隙的连续调控,调控层位于吸收层之上;包括石墨烯、黑磷‑砷,堆叠顺序保持不变;

宽带隙型二维薄膜材料层即势垒层(6),势垒层(6)为带隙大的本征半导体或绝缘体,包括氮化硼、氧化铝作为势垒层;势垒层介于接触层(8)与带隙可调二维薄膜材料层即调控层(7)之间;

接触层(8),接触层(8)为n‑型二维层状材料或p‑型二维层状材料,与吸收层导电类型相同,即吸收层也为n‑型二维层状材料或p‑型二维层状材料;

接触层(8)的材料是p‑型二维层状材料时,吸收层(5)也为p‑型二维层状材料,势垒层仍为宽带隙型二维薄膜材料,包括带隙大的本征半导体或绝缘体,带隙大的本征半导体或绝缘体为氮化硼或氧化铝;

顶栅电极层(9)和顶电极层(4);所述顶电极层设置在所述异质结上方接触层的一侧或一周;所述顶栅电极层设置在所述异质结势垒层的正上方。

2.根据权利要求1所述的宽谱响应红外探测器,其特征在于,n‑型二维层状材料接触层与n‑型二维层状材料吸收层是导电类型相同的两种二维层状材料;包含WS2、MoS2过渡金属硫族化合物。

3.根据权利要求1所述的宽谱响应红外探测器,其特征在于,接触层与吸收层二维层状材料是同种导电类型,同为电子型导电或同为空穴型导电;当接触层的材料是p‑型二维层状材料时,吸收层也为p‑型二维层状材料,是导电类型相同的两种二维层状材料,包含黑磷、过渡金属硫族化合物。

4.根据权利要求1‑2任一所述的宽谱响应红外探测器,其特征在于,调控层是叠放在一个包括确定层数的n‑型二维层状材料/p‑型二维层状材料层即吸收层上方。

5.根据权利要求1‑2任一所述的宽谱响应红外探测器,其特征在于,设有底面反射电极层并使之位于异质结结区正下方。

6.根据权利要求1‑2任一所述的宽谱响应红外探测器,其特征在于,所述顶栅电极的厚度为20‑50纳米。

7.根据权利要求1‑2任一所述的宽谱响应红外探测器,其特征在于,所述衬底绝缘层的厚度为300纳米。

8.根据权利要求1‑2任一所述的宽谱响应红外探测器,其特征在于,所述顶电极层由5纳米厚的钛及50 纳米厚的金组成;所述底面反射电极层由5 纳米厚的钛及50 纳米厚的金组成;所述顶栅电极层的宽度为2 μm,顶栅电极层由5 纳米厚的钛及50 纳米厚的金组成。

9.根据权利要求1‑2任一所述的宽谱响应红外探测器,其特征在于,通过对顶栅电极施加栅压进行调控、或者利用组分连续变化的带隙可调材料,从而实现对材料带隙的连续调控。