本发明公开了一种基于二硫化钼/锗异质结的PIN型光电探测器及其制备方法,该探测器包括依次设置的Si衬底、SiO2氧化层和P‑Ge层,通过控制PIN结构中本征Ge层的厚度可极大提高器件的频率响应和频率响应速度,能够实现器件的宽光谱、高灵敏和高响应速度。
本发明提供了一种基于二硫化钼/锗异质结的PIN型光电探测器及其制备方法,该探测器包括依次设置的Si衬底、SiO2氧化层和P‑Ge层,其中,SiO2氧化层上表面还设置有P+Ge层,P+Ge层设置在P‑Ge层的侧面;P‑Ge层上表面中间部分覆盖有本征Ge层,P+Ge层上表面均设置有阳极,本征Ge层上表面覆盖有MoS2薄膜层;MoS2薄膜层上表面设置有阴极,P+Ge层与阳极形成欧姆接触,MoS2薄膜层与阴极形成欧姆接触,MoS2薄膜层与本征Ge层形成异质结结构。通过控制PIN结构中本征Ge层的厚度可极大提高器件的频率响应和频率响应速度,能够实现器件的宽光谱、高灵敏和高响应速度。
本发明提供了一种基于二硫化钼/锗异质结的PIN型光电探测器,包括自下而上依次设置的Si衬底、SiO2氧化层和P-Ge层,其中,SiO2氧化层的上表面还设置有P+Ge层,P+Ge层位于所述P-Ge层的侧面,且P+Ge层的掺杂浓度大于或等于1×1019cm-3;P-Ge层的上表面中间部分覆盖有本征Ge层,P+Ge层上表面设置有阳极,本征Ge层的上表面覆盖有MoS2薄膜层。
基于MoS2的优点,近年来有人提出一种响应度高达880A/W的MoS2光电场效应管,在栅压等于-70V时具有极低的等效噪声功率,但如此高的栅压必然带来极大的功耗;同时其响应时间约为9s,极大限制了该器件进一步的应用。还有人使用黑磷(。BP)和MoS2构建了一种完全垂直的范德华异质结,利用BP的材料特性可以实现宽光谱探测,但是BP层在空气中易于氧化导致器件寿命普遍较短。然而能检测宽光谱的光电探测器是光电子学的核心,这环境探测等领域均有重要意义,所以提高MoS2光电探测器的灵敏度、扩宽其响应波段具有非常重要的意义。因此,二硫化钼/锗异质结的PIN型光电探测器的制备方法,可以有效解决此类问题。
本发明中本征Ge层作为耗尽层存在很强的电场,使得光生载流子可高效、迅速地分离和收集,以此获得较高地频率响应;由于大部分地光电流在本征Ge层中产生,因此其频率响应速度比PN结光电探测器要大得多。
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