二硒化鎢薄片-氧化銦納米線複合近紅外光電探測器

現有的紅外探測器通常採用了傳統的窄帶隙半導體作為感光材料,為了提高探測靈敏度、縮短器件回應時間、減小背景雜訊的影響,這些器件的正常工作需要液氮製冷環境,這使得器件的應用場合和工作時長受到極大限制。

因此,如何實現室溫條件下對紅外光的高回應率和高探測率已成為紅外探測領域的核心難點問題。近年來,隨著低維納米材料(如石墨烯、二維過渡金屬硫化物)等新材料體系的構建,為實現新型的室溫高性能紅外探測器提供了新的思路和有效的途徑,已經成為當前紅外光電探測器前沿研究的焦點。

二硒化鎢薄片-氧化銦納米線複合近紅外光電探測器圖片

與傳統光電材料相比,低維材料在一些半導體性能等方面表現出獨特的優勢,但低維材料較薄的原子層級的厚度也使得其在與光相互作用時不能像體材料那樣實現完全吸收,因此光的利用效率很低,進而抑制了器件的光回應率和探測率。

為了克服現有技術的不足,研究人員製備了一種二硒化鎢薄片-氧化銦納米線複合近紅外光電探測器,其製備過程包括:

(1)採用化學氣相沉積的方法生長In2O3納米線;

(2)將步驟(1)製備的In2O3納米線物理轉移到一Si/SiO2襯底上;

(3)利用電子束光刻技術、熱蒸鍍金屬電極製備單根In2O3納米線的背柵電晶體器件;

(4)採用機械剝離的方法在另一Si/SiO2襯底上製備WSe2的納米薄片;

(5)將步驟(4)製備的WSe2的納米薄片轉移到步驟(3)製備的In2O3納米線的背柵電晶體器件上,得到二硒化鎢薄片-氧化銦納米線複合結構。

二硒化鎢薄片-氧化銦納米線複合結構能將感光材料與導電溝道分離,用於吸收近紅外光,寬頻隙的導電材料受柵壓調控可獲得極低的暗電流,同時,通過兩種材料間的能帶匹配設計,使得介面處形成能帶彎曲,光生載流子在介面的積累形成的局域電場調節溝道電導,獲得高回應與高探測率。

 

 

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