范德华异质结紫外光电探测器的设计与性能研究

光学重构范德华异质结引言：光学重构范德华异质结是一种新型的光学元件，能够实现对光传输和控制的高效优化。

本文将介绍光学重构范德华异质结的原理、制备方法和应用前景。

一、光学重构范德华异质结的原理光学重构范德华异质结是一种由不同材料构成的结构，其中包含了范德华力的调控。

范德华力是分子之间的吸引力，可以通过调节结构中的材料组成和排列方式来调控光的传输和控制。

光学重构范德华异质结利用范德华力的特性，实现对光的折射、反射和散射的精确控制。

二、光学重构范德华异质结的制备方法光学重构范德华异质结的制备方法主要有两种：自组装和纳米压印。

自组装方法是通过将不同材料的分子混合在一起，利用分子间的相互作用力使其自发地形成所需结构。

纳米压印方法则是利用纳米级的印刷技术，将不同材料的结构直接压印到基底上，形成所需结构。

三、光学重构范德华异质结的应用前景光学重构范德华异质结具有广泛的应用前景。

首先，它可以应用于光学通信领域，实现对光信号的高效控制和传输。

其次，它可以应用于光电子器件的设计与制备，提高器件的性能和可靠性。

此外，光学重构范德华异质结还可以应用于光学传感器和光学显微镜等领域，实现对光的高灵敏度检测和高分辨率成像。

四、光学重构范德华异质结的优势光学重构范德华异质结相比传统光学元件具有以下优势：1. 可实现对光的精确控制，具有更高的光学性能；2. 制备方法简单、成本低廉，可大规模生产；3. 可根据需求设计和调控结构，实现多样化的光学功能。

五、光学重构范德华异质结的挑战和展望光学重构范德华异质结在应用过程中仍然面临一些挑战。

首先，制备过程中需要精确控制材料的组成和排列方式，对制备工艺和设备要求较高。

其次，光学重构范德华异质结的可靠性和稳定性需要进一步提高，以满足实际应用的需求。

未来，随着材料科学和纳米技术的发展，光学重构范德华异质结在光学领域的应用前景将更加广阔。

结论：光学重构范德华异质结作为一种新型光学元件，具有在光学通信、光电子器件、光学传感器和光学显微镜等领域的广泛应用前景。

第42卷　第1期吉林大学学报(信息科学版)Vol.42　No.12024年1月Journal of Jilin University (Information Science Edition)Jan.2024文章编号:1671⁃5896(2024)01⁃0074⁃07高性能PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器收稿日期:2023⁃01⁃12基金项目:上海市自然科学基金资助项目(15ZR1627300)作者简介:潘生生(1995 ),男,合肥人,上海理工大学硕士研究生,主要从事二维光电材料研究,(Tel)86⁃187****3664(E⁃mail)2351948787@;通讯作者:袁涛(1983 ),女,上海人,上海理工大学教授,博士,主要从事新能源材料研究,(Tel)86⁃181****3228(E⁃mail)4673250167@㊂潘生生1,袁　涛1,周孝好2,王　振2(1.上海理工大学理学院,上海200093;2.中国科学院上海技术物理研究所,上海200092)摘要:由于光电探测器的工作性能直接关系到系统数据采集质量,为此,对高性能PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器进行了研究㊂通过选取材料㊁试剂和设备制作了PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器㊂搭建探测器性能测试环境,并利用光响应度㊁探测率㊁响应时间和光电导增益4个指标,分析探测器性能㊂结果表明,随着测试时间的推移,PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器的光响应度数值始终处于5A /W 限值以上;无论对采集何种材质反射的红外光,探测器探测率均大于10cm㊃Hz1/2W -1;无论光生电流是处于上升还是下降时间,其响应时间始终在限值150μs 以下;光电导增益值保持在80%以上㊂关键词:PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器;光响应度;探测率;光电导增益中图分类号:TP365.66文献标志码:AHigh Performance PtS 2/MoTe 2Heterojunction Infrared PhotodetectorPAN Shengsheng 1,YUAN Tao 1,ZHOU Xiaohao 2,WANG Zhen 2(1.College of Science,Shanghai University of Technology,Shanghai 200093,China;2.Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200092,China)Abstract :As one of the important components of the detection system,the performance of photoelectric detector is directly related to the quality of system data acquisition.In order not to affect the final detection result,it is essential to ensure the detector performance.The performance of high performance PtS 2/MoTe 2heterojunction infrared photodetector is studied.First,the materials,reagents and equipment are prepared to make PtS 2/MoTe 2heterojunction infrared photodetectors.The detector performance test environment,the four indicators of light response,detection rate,response time and photoconductivity gain are set up,and the detector performance is analyzed.The results show that the optical responsivity of PtS 2/MoTe 2heterojunction infrared photodetector is always above the 5A /W limit with the passage of test time.The detection rate of the detector is greater than 10cm㊃Hz1/2W -1regardless of the infrared light reflected from any material.Whether the photocurrent is in the rising time or the falling time,its response time is always below the limit of 150μs;The photoconductivity gain value has been kept above 80%.Key words :PtS 2/MoTe 2heterojunction infrared photodetector;optical responsivity;detection rate;photoconductivity gain0　引　言目标检测是一个确定目标缺陷㊁故障㊁属性㊁类型的过程,其是很多领域的研究重点课题㊂在目标检测过程中,基础数据采集是首要环节,其质量直接关系到目标检测结果的准确性[1]㊂针对目标的不同,基础数据的采集手段也各不相同,如振动传感㊁雷达㊁光电探测系统等㊂其中,光电探测系统根据发射光的颜色不同,又分为紫外光㊁可见光及红外光等[2]㊂而其中红外光由于探测范围较为广泛,使其成为光电探测系统中的重要组成部分㊂其工作原理是反射光照射到半导体材料上后,会吸收光能量,则会触发光电导效应,从而将红外光转换为电信号[3]㊂红外光电探测器是整个探测系统的 核心”,因此其性能会直接影响数据采集质量,进而影响整个探测工作质量㊂基于上述分析,人们对红外光电探测器性能进行了大量分析研究㊂周国方等[4]以石墨烯材料为基础并利用碱刻蚀法合成金字塔状硅,形成异质结,制备近红外光探测器,并针对其响应速度㊁比探测率㊁光电流等性能进行了检测㊂秦铭聪等[5]首先选取探测器制备所需要的材料并制备了各个组成元件,然后将这些元件组合,构成了高性能近红外有机光探测器件,最后针对响应度和比探测率㊁线性动态范围LDR(Low Dynamic Range)㊁光开关特性和响应时间等性能进行了分析㊂皇甫路遥等[6]以二硫化钼和二硒化钨为基础,利用蒸镀机热蒸镀法制备成异质结光电探测器,然后针对该设备进行了拉曼荧光㊁输出㊁光电特性的分析㊂在上述研究基础上,笔者制备高性能PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器并对其性能进行研究,以期为红外光电探测器设计和应用提供参考㊂1　高性能PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器设计1.1　材料制备二硫化铂(PtS 2)是一种过渡金属硫族层间化合物,其光响应特性优秀,因此广泛用于光电探测器的设计中;二碲化钼(MoTe 2)是一种N 型半导体材料,具有良好的光吸收性㊁半导体特性以及同质结效率,可保证电子在其中迅速运动[7]㊂这两种材料是形成探测器光电导效应的主要原料㊂其基础性质如表1所示㊂表1　PtS 2和MoTe 2的性质　2和MoTe 2两种主要材料外,还需要衬底材料,以承载PtS 2和MoTe 2氧化硅,来自浙江精功科技股份有限公司,该硅片基础参数如下:氧化层厚度:50~200μm;晶向:〈100〉;掺杂类型:P;电阻率:1~3Ω㊃cm㊂1.2　试剂制备PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器制备所需试剂如表2所示㊂表2　探测器制备所需试剂57第1期潘生生,等:高性能PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器1.3　设备选取PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器制备所需设备如表3所示㊂表3　探测器制备所需设备Tab.3　Equipment required for detector preparation设备名称型号生产厂家旋涂仪SPIN200i⁃NPP 北京汉达森机械技术有限公司电子束蒸发系统FC /BCD⁃2800上海耀他科技有限公司扫描电子显微镜WF10X /23上海锦玟仪器设备有限公司鼓风干燥箱xud 东莞市新远大机械设备有限公司超声清洗机SB⁃50江门市先泰机械制造有限公司无掩模光刻机Micro⁃Writer ML3英国DMO 公司氮气枪沈阳广泰气体有限公司双温区管式炉MY⁃G3洛阳美优实验设备有限公司紫外曝光系统UVSF81T007356复坦希(上海)电子科技有限公司三维转移平台SmartCART北京昊诺斯科技有限公司1.4　红外光电探测器制作工艺基于表1~表3给出的制备材料㊁试剂和设备,制备出高性能PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器用于性能测试[9]㊂具体过程如下㊂步骤1)　制作衬底㊂①氧化硅片切割成直径为1cm 的圆形硅片;②将圆形硅片放入准备好的烧杯容器中;③在其中加入丙酮溶液,浸泡10min;④取出硅片后,放入乙醇溶液中,再次浸泡10min;⑤将硅片放入去离子水中并同时利用超声清洗机清洗5min,用氮气枪吹干表面的水分,完全去除附着在硅片表面的有机物和杂质;⑥利用氢氟酸溶液去除氧化层;⑦通过外延生长技术得到p 型硅;⑧进行紫外臭氧处理20min,得到衬底[10]㊂步骤2)　利用热辅助硒化法制备PtS 2和MoTe 2薄膜㊂步骤3)　将PtS 2薄膜贴到衬底上,得到薄层PtS 2样品㊂步骤4)　在薄层PtS 2样品上均匀旋涂上聚甲基丙烯酸甲酯㊂步骤5)　在显微镜和三维转移平台下将MoTe 2薄膜进行精确定位,然后对准并贴合在一起㊂步骤6)　利用鼓风干燥箱干燥处理㊂步骤7)　浸泡氢氟酸溶液㊁捞取㊁烘烤㊁去胶和退火,完成PtS 2/MoTe 2异质结制备[11]㊂图1　PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器示意图Fig.1　Schematic diagram of PtS 2/MoTe 2heterojunction infrared photodetector步骤8)　在PtS 2/MoTe 2异质结上光刻出图形,形成微结构㊂步骤9)　利用紫外曝光和湿法刻蚀工艺制备出晶体管栅极㊂步骤10)　利用电子束曝光结合电子束蒸发系统制备出源漏电极㊂步骤11)　完成高性能PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器的制作如图1所示㊂67吉林大学学报(信息科学版)第42卷2　光电探测器性能测试对制备好的PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器进行性能测试㊂其测试工作分为两部分,一是设定测试环境,二是确定测试指标[12]㊂2.1　设定测试环境图2　红外光电探测器测试环境Fig.2　Test environment of infrared photodetector 红外光电探测器是光电探测系统中的重要组成部分,光电探测系统主要用于目标检测,因此为测试所制备的PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器性能,需要搭配其他系统构成测试环境,如图2所示[13]㊂应用所设计的PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器采集反射信号,测试持续10min㊂记录期间内探测器的相关工作参数,以便性能指标的计算[14]㊂2.2　性能测试指标针对所设计的PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器,选用以下4个指标进行性能评定,即光响应度㊁探测率㊁响应时间和光电导增益[15]㊂1)光响应度㊂描述探测器光电转换能力的指标,该指标越大,说明探测器的光电转换能力越好㊂计算如下:A =a 1/B ,(1)其中A 表示光响应度,a 1表示光照射下产生的光生电流,B 表示入射光功率㊂光响应度大于5A /W 为高性能标准㊂2)探测率㊂反射的光信号中部分信号是十分微弱的,并不容易被采集到,因此要求探测器具有良好的针对微弱信号的探测能力,探测率就是描述该能力的最直观指标,该指标越大,说明探测器的针对微弱信号的探测能力越好[16]㊂计算如下:C =a 2L /D ,(2)其中D =G 1/A ,(3)其中C 表示探测率,大于10cm㊃Hz1/2W -1为高性能标准,a 2表示器件有效面积,L 表示带宽,D 表示噪声等效功率,G 1表示1Hz 带宽的噪声电流㊂红外光电探测器常用于不同材质目标的检测,因此保证其适用性是非常重要的㊂为此,在文中设置3种材质或属性的探测目标,即混凝土材质㊁金属材质以及人体㊂针对这3种材质或属性的探测目标,测试其探测率变化情况㊂3)响应时间㊂其反映了光电探测器对入射光信号响应的快慢,包括上升和下降时间㊂上升时间是指光生电流从10%上升到90%的这段时间,而下降时间则相反㊂实际应用中对光照快速响应的需求为小于等于150μs,且时间越短,表示器件响应越快㊂计算如下:E =~A[1+(2πeg )2]1/2T ,(4)其中E 表示响应时间,~A表示静态光照下的光响应度,e 表示电子电荷的数值,T 表示时间长度㊂4)光电导增益㊂其指标描述了光作用下外电路电流的增强能力㊂计算如下:H =(a 1/N )MP×100%,(5)其中H 表示光电导增益,该值越大,说明探测器工作越稳定,以80%为标准,大于该值认为探测器达到高性能标准;N 表示光电子的电荷量,P 表示探测器的电子转移效率,M 表示光电子数目㊂77第1期潘生生,等:高性能PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器3　性能测试结果与分析3.1　光响应度图3为光响应度测试结果㊂从图3可看出,随着测试时间的推移,光响应度波动较小,基本保持稳定㊂并且光响应度数值始终处于5A /W 限值以上,说明所设计的PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器达到了高性能标准㊂3.2　探测率图4为探测率测试结果㊂从图4可看出,无论是采集何种材质反射的红外光,所设计的探测器探测率均大于10cm㊃Hz1/2W -1,说明该探测器针对微弱信号具有较强的检测能力,达到高性能标准㊂ 图3　光响应度测试结果 图4　探测率测试结果 Fig.3　Optical responsivity test results Fig.4　Detection rate test results3.3　响应时间图5为响应时间测试结果㊂从图5可看出,无论光生电流处于上升还是下降时间,其响应时间始终在限值150μs 以下,说明所设计的探测器能快速检测入射光信号,完成信号采集工作㊂图5　响应时间测试结果Fig.5　Response time test results图6　光电导增益测试结果Fig.6　Photo conductivity gain test results3.4　光电导增益图6为光电导增益测试结果㊂从图6可看出,随着时间的推移,光电导增益值并没有随之下降,虽然有所波动,但也一直保持在80%以上,证明了所设计探测器的性能㊂4　结　语红外探测器是光电探测系统中的最重要组成部分,起到数据收集的重要作用,而收集的数据质量越高,探测结果越准确㊂因此,保证探测器的工作性能87吉林大学学报(信息科学版)第42卷对于数据收集工作具有重要作用㊂为此,进行了高性能PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器性能研究㊂并以PtS 2/MoTe 2为基础设计一款探测器,同时测定了探测器的4个指标,分析了其探测性能㊂实验结果表明,tS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器的光响应度㊁探测率㊁光电导增益均较高,响应时间在限值150μs以下㊂通过本研究以期为PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器的研究和应用提供参考㊂参考文献:[1]林亚楠,吴亚东,程海洋,等.PdSe 2纳米线薄膜/Si 异质结近红外集成光电探测器[J].光学学报,2021,41(21):184⁃192.LIN Y N,WU Y D,CHENG H Y,et al.Near⁃Infrared Integrated Photodetector Based on PdSe 2Nanowires Film /Si Heterojunction [J].Acta Optica Sinica,2021,41(21):184⁃192.[2]支鹏伟,容萍,任帅,等.g⁃C 3N 4/CdS 异质结紫外⁃可见光电探测器的制备及其性能研究[J].光子学报,2021,50(9):252⁃259.ZHI P W,RONG P,REN S,et al.Preparation and Performance Study of g⁃C 3N 4/CdS Heterojunction Ultraviolet⁃Visible Photodetector [J].Acta Photonica Sinica,2021,50(9):252⁃259.[3]翁思远,蒋大勇,赵曼.P3HT ∶PC(61)BM 作为活性层制备无机/有机异质结光电探测器的研究[J].光学学报,2022,42(13):17⁃24.WENG S Y,JIANG D Y,ZHAO M.P3HT ∶PC(61)BM as Active Layer for Preparation of Inorganic /Organic Heterojunction Photodetector [J].Acta Optica Sinica,2022,42(13):17⁃24.[4]周国方,蓝镇立,余浪,等.高性能石墨烯/金字塔硅异质结近红外光探测器[J].激光与红外,2022,52(4):552⁃558.ZHOU G F,LAN Z L,YU L,et al.High⁃Performance Graphene /Pyramid Silicon Heterojunction near Infrared Photoelectric Detector [J].Laser &Infrared,2022,52(4):552⁃558.[5]秦铭聪,李清源,张帆,等.基于窄带系DPP 类聚合物的高性能近红外有机光探测器件[J].高分子学报,2022,53(4):405⁃413.QIN M C,LI Q Y,ZHANG F,et al.High Performance Near⁃Infrared Organic Photodetectors Based on Narrow⁃Bandgap Diketopyrrolopyrrole⁃Based Polymer [J].Acta Polymerica Sinica,2022,53(4):405⁃413.[6]皇甫路遥,戴梦德,南海燕,等.二维MoS 2/WSe 2异质结的光电性能研究[J].人工晶体学报,2021,50(11):2075⁃2080.HUANGFU L Y,DAI M D,NAN H Y,et al.Optoelectronic Properties of Two⁃Dimensional MoS 2/WSe 2Heterojunction [J].Journal of Synthetic Crystals,2021,50(11):2075⁃2080.[7]陶泽军,霍婷婷,尹欢,等.基于碳管/石墨烯/GaAs 双异质结自驱动的近红外光电探测器[J].半导体光电,2020,41(2):164⁃168,172.TAO Z J,HUO T T,YIN H,et al.Self⁃Powered Near⁃Infrared Photodetector Based on Single⁃Walled Carbon Nanotube /Graphene /GaAs Double Heterojunctions [J].Semiconductor Optoelectronics,2020,41(2):164⁃168,172.[8]高诗佳,王鑫,张育林,等.光敏层厚度与退火温度调控对聚3⁃己基噻吩光电探测器性能的影响[J].高分子学报,2020,51(4):338⁃345.GAO S J,WANG X,ZHANG Y L,et al.Effects of Annealing Temperature and Active Layer Thickness on the Photovoltaic Performance of Poly (3⁃Hexylthiophene)Photodetector [J].Acta Polymerica Sinica,2020,51(4):338⁃345.[9]郭越,孙一鸣,宋伟东.多孔GaN /CuZnS 异质结窄带近紫外光电探测器[J].物理学报,2022,71(21):382⁃390.GUO Y,SUN Y M,SONG W D.Narrowband Near⁃Ultraviolet Photodetector Fabricated from Porous GaN /CuZnSHeterojunction [J].Acta Physica Sinica,2022,71(21):382⁃390.[10]王月晖,张清怡,申佳颖,等.ε⁃Ga 2O 3/SiC 异质结自驱动型日盲光电探测器[J].北京邮电大学学报,2022,45(3):44⁃49.WANG Y H,ZHANG Q Y,SHEN J Y,et al.Self⁃Driven Solar⁃Blind Photodetector Based on ε⁃Ga 2O 3/SiC Heterojunction [J].Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications,2022,45(3):44⁃49.[11]何峰,徐波,蓝镇立,等.基于石墨烯/硅微米孔阵列异质结的高性能近红外光探测器[J].红外技术,2022,44(11):1236⁃1242.HE F,XU B,LAN Z L,et al.High⁃Performance Near⁃Infrared Photodetector Based on a Graphene /Silicon Microholes Array97第1期潘生生,等:高性能PtS 2/MoTe 2异质结红外光电探测器08吉林大学学报(信息科学版)第42卷Heterojunction[J].Infrared Technology,2022,44(11):1236⁃1242.[12]张翔宇,陈雨田,曾值,等.自供能Bi2O2Se/TiO2异质结紫外探测器的制备与光电探测性能[J].激光与光电子学进展,2022,59(11):177⁃182.ZHANG X Y,CHEN Y T,ZENG Z,et al.Preparation and Photodetection Performance of Self⁃Powered Bi2O2Se/TiO2 Heterojunction Ultraviolet Detectors[J].Laser&Optoelectronics Progress,2022,59(11):177⁃182.[13]朱建华,容萍,任帅,等.ZnO纳米棒/Bi2S3量子点异质结的制备及光电探测性能研究[J].光学精密工程,2022,30 (16):1915⁃1923.ZHU J H,RONG P,REN S,et al.Preparation and Photodetection Performance of ZnO Nanorods/Bi2S3Quantum Dots Heterojunction[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(16):1915⁃1923.[14]何登洋,李丹阳,韩旭,等.垂直型g⁃C3N4/p++⁃Si异质结器件的光电性能[J].半导体技术,2021,46(3):203⁃209. HE D Y,LI D Y,HAN X,et al.Photoelectric Property of Vertical g⁃C3N4/p++⁃Si Heterojunction Device[J].Semiconductor Technology,2021,46(3):203⁃209.[15]陈荣鹏,冯仕亮,郑天旭,等.Ag纳米线增强硒微米管/聚噻吩自驱动光电探测器性能[J].发光学报,2022,43(8): 1273⁃1280.CHEN R P,FENG S L,ZHENG T X,et al.Ag Nanowires Enhance Performance of Self⁃Powered Photodetector Based on Selenium Microtube/Polythiophene[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(8):1273⁃1280.[16]梁雪静,赵付来,王宇,等.硫硒化亚锗光电探测器的制备及光电性能[J].高等学校化学学报,2021,42(8): 2661⁃2667.LIANG X J,ZHAO F L,WANG Y,et al.Preparation and Photoelectric Properties of Germanium Sulphoselenide Photodetector [J].Chemical Journal of Chinese Universities,2021,42(8):2661⁃2667.(责任编辑:刘东亮)。

二硫化钼—石墨烯异质结的制备与研究一、本文概述本文主要关注二硫化钼—石墨烯异质结的制备与研究。

我们将详细介绍这种异质结的结构特性，制备方法，以及其在不同领域中的应用前景。

我们将首先概述二硫化钼和石墨烯的基本性质，包括它们的电子结构、物理和化学性质，以及它们在纳米材料和电子器件中的应用。

然后，我们将详细讨论如何将这两种材料结合形成异质结，并探索其独特的物理和化学性质。

我们还将探讨二硫化钼—石墨烯异质结在电子器件、能源转换和存储、传感器以及催化剂等领域中的潜在应用。

我们将总结目前的研究进展，并展望未来的研究方向。

通过本文的阐述，我们希望能够为二硫化钼—石墨烯异质结的研究和应用提供有益的参考和指导。

二、二硫化钼—石墨烯异质结的制备方法二硫化钼—石墨烯异质结的制备是材料科学领域的一个研究热点，其独特的结构和性质使得这种异质结在电子器件、能源存储和催化等领域具有广阔的应用前景。

本文介绍了几种常见的制备方法，包括化学气相沉积法、溶液法和物理气相沉积法等。

化学气相沉积法（CVD）是一种常用的制备二硫化钼—石墨烯异质结的方法。

该方法通过在高温条件下，利用气体中的前驱体分子在催化剂表面发生化学反应，从而生长出所需的异质结材料。

通过精确控制反应条件和催化剂的选择，可以实现大面积、高质量的二硫化钼—石墨烯异质结的制备。

溶液法是一种相对简单的制备异质结的方法，主要利用溶液中的前驱体分子通过化学反应或自组装过程生成异质结。

该方法可以在较低的温度下进行，且易于实现规模化生产。

然而，溶液法可能面临制备过程中杂质引入和结晶度控制等问题。

物理气相沉积法（PVD）则是一种通过物理过程如蒸发、溅射等将二硫化钼和石墨烯材料沉积到基底上制备异质结的方法。

这种方法可以精确控制材料的组成和结构，但设备成本较高，且制备过程相对复杂。

在制备二硫化钼—石墨烯异质结时，还需要考虑异质结界面工程的问题。

通过调控界面结构和性质，可以进一步优化异质结的性能。

范德华异质结自驱动光电探测器
范德华异质结自驱动光电探测器，是一种具有高灵敏度和快速响应的光电探测器。

它的独特之处在于，它能够自主产生光电流，并将其转化为电信号，从而实现对光信号的检测和测量。

这种自驱动光电探测器的工作原理基于范德华异质结的特殊性质。

范德华异质结是由两种不同材料的异质结构组成，其中一种材料是导电性较好的，而另一种材料则具有较高的光吸收能力。

当光照射到异质结上时，光子会被吸收并激发出电子-空穴对，进而产生光电流。

范德华异质结自驱动光电探测器的优势之一是其高灵敏度。

由于范德华异质结能够在光照射下产生光电流，因此它能够对微弱的光信号作出快速响应。

这使得它在光通信、光电子学和光学传感等领域具有广泛的应用潜力。

范德华异质结自驱动光电探测器还具有快速响应的特点。

光信号被吸收后，范德华异质结能够迅速将其转化为电信号，并输出到外部电路中进行处理和分析。

这种快速响应的能力使得范德华异质结自驱动光电探测器非常适用于需要高速信号检测和传输的应用场景。

范德华异质结自驱动光电探测器的应用领域广泛。

在光通信领域，它可以用于接收和解码光信号，实现高速数据传输。

在光电子学领域，它可以用于制造高性能的光电器件，如光电二极管和光电晶体
管。

在光学传感领域，它可以用于测量光信号的强度和频率，从而实现光学传感器的功能。

范德华异质结自驱动光电探测器是一种具有高灵敏度和快速响应的光电探测器。

它的应用潜力广泛，可以在光通信、光电子学和光学传感等领域发挥重要作用。

通过充分利用范德华异质结的特殊性质，我们可以进一步提高光电探测器的性能，推动光电技术的发展。

专利名称：一种基于异质结二维电子气的新型光电位置敏感探测器及其制备方法
专利类型：发明专利
发明人：朱家旗,单玉凤,朱贺,梁新栋,吴惠桢,邓惠勇,戴宁
申请号：CN202210086892.6
申请日：20220125
公开号：CN114597271A
公开日：
20220607
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于异质结二维电子气的新型光电位置敏感探测器及其制备方法,探测器由上到下依次为：设置于四边的金属电极、CdTe层、PbTe层和BaF2衬底，CdTe层和PbTe层构成异质结，CdTe层和PbTe层的界面之间是自然形成的二维电子气，二维电子气与金属电极是欧姆接触。

采用MBE的方法，生长了CdTe/PbTe异质结，其界面处自然产生高浓度高迁移率的二维电子气，得益于异质结材料自身的物理特性与二维电子气新奇的侧向光伏效应，该器件的工作波长超过可见光，工作波段也很宽，可涵盖中短红外波段，而且其线性响应度较为优异。

该器件结构简单，制备方法简便可控，成本低廉，工作原理新奇独特，工作范围涵盖中短红外波段，兼具科研与实用价值。

申请人：国科大杭州高等研究院,浙江大学,中国科学院上海技术物理研究所
地址：310024 浙江省杭州市西湖区象山支弄1号
国籍：CN
代理机构：杭州中成专利事务所有限公司
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hbn 二维范德华异质结界面相互作用下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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表面技术第52卷第6期p–GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治异质结紫外光电探测器光电性能李刚1,2，付政伟1,3，宋艳东1,3，马宗义3，刘子童3，冯礼志3，冯思雨3（1.辽宁工程技术大学 材料科学与工程学院，辽宁 阜新 123000；2.营口理工学院 材料科学与工程学院，辽宁 营口 115000；3.中国科学院金属研究所，沈阳 110000）摘要：目的通过设计一种新型p–GaN/ZnO（薄膜+纳米线）三明治异质结结构，提高ZnO对紫外光的响应。

方法利用化学气相沉积（CVD）方法，在蓝宝石/GaN衬底上生长出纳米线+薄膜交错排列的ZnO，得到具有三明治结构的p–GaN/ZnO材料。

通过旋涂Ag纳米线（NWS）、滴银胶为电极，制备三明治结构的异质结紫外（UV）光电探测器。

利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）表征物相及形貌；利用光致发光（PL）和拉曼（Raman）光谱分析晶体结晶情况；利用半导体分析测试仪对该三明治异质结UV光电探测器进行光电性能测试，得到其光电性能变化规律。

结果该三明治结构光电探测器顶部为ZnO薄膜，中间为ZnO NWS与纳米片交错排列分布，底部为GaN。

这种二维（2D）/一维（1D）/2D结构使入射光在结构内多次反射和散射，提高了光程长度，进而提高了光吸收。

另外，由于p–GaN和n–ZnO形成PN结，在内建电场作用下，可以有效提高光生电子–空穴分离效率。

光电性能测试结果表明，在偏压2 V、光功率密度520 μW/cm2（365 nm）条件下，响应度（R）为35.8 A/W，上升时间（t r）为41.83 ms，下降时间（t d）为43.21 ms，外量子效率（E q）为122%，比探测率（D*）为1.31×1012 cm·Hz1/2·W−1。

结论通过一步CVD 法制备新型p–GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治结构UV光电探测器，可以有效提高ZnO对紫外光的响应，为探索新式结构光电探测器提供可能。

第52卷第7期 辽 宁 化 工 Vol.52，No. 7 2023年7月 Liaoning Chemical Industry July，2023基金项目： 武汉工程大学研究生创新基金（项目编号：CX2021177）。

收稿日期： 2022-11-12Ga 2O 3/p -GaN 异质结自供电日盲紫外光探测器的制备与光电性能研究孙雅迪，王超，付秋明（武汉工程大学 湖北省等离子体化学与新材料重点实验室 材料科学与工程学院，湖北 武汉 430205）摘 要：采用水热法在p -GaN 衬底上生长Ga 2O 3纳米棒阵列，构建了Ga 2O 3/p -GaN 异质结自供电日盲紫外光探测器。

首先对异质结的形貌和结构性能进行了研究，并进一步对异质结紫外光探测器的伏安特性和紫外光探测性能进行了探索。

结果表明在0 V 偏压和254 nm 紫外光照下，器件表现出明显的自供电日盲紫外光响应，响应度为718.8 mA/W，并具有良好的稳定性和重复性。

结合异质结能带理论对器件的自供电紫外光响应机理进行了讨论。

关 键 词：氧化镓；异质结；自供电；日盲紫外光探测器中图分类号：TQ133.51 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）07-0954-04大气层中的臭氧层对紫外光具有吸收与散射作用，这使得太阳光中波长在200~280 nm 波段的紫外光几乎到达不了地球表面，我们将这个波段的紫外光称为日盲紫外光。

因此在大气层内的地球表面，由于没有太阳辐射的干扰，日盲紫外光探测器具备出色的抗干扰能力，较高的灵敏度等优点，常被应用于短波通讯、火灾预警、导弹追踪等方面[1-4]。

目前，常见的日盲紫外光探测器大多是光电探测器，它利用光电效应，将入射的光学信号转化为电学信号，再被检测仪器接收，这类探测器还被分为光电导型探测器和光伏型探测器[5-6]。

相较于光电导型探测器，光伏型探测器中由于肖特基结或PN 结的存在，光生载流子会在内建电场的作用下分离，这使得器件可以在没有外加电源的情况下工作，这就是自供电特性。

新型光电探测器的材料与结构关键信息项：1、光电探测器的材料种类及特性材料名称：＿___________________材料特性：＿___________________2、光电探测器的结构设计结构类型：＿___________________结构特点：＿___________________3、性能指标要求响应速度：＿___________________灵敏度：＿___________________探测波长范围：＿___________________4、制造工艺工艺流程：＿___________________工艺难点及解决方案：＿___________________5、质量检测标准检测项目：＿___________________合格标准：＿___________________6、知识产权归属专利申请情况：＿___________________权益分配：＿___________________11 引言本协议旨在规范和明确关于新型光电探测器的材料与结构相关的各项事宜，确保合作各方在研发、生产和应用过程中的权益和责任得到有效保障。

111 背景随着光电技术的不断发展，新型光电探测器在通信、医疗、安防等领域的应用日益广泛。

为了满足市场对高性能、高可靠性光电探测器的需求，特制定本协议。

112 协议目的本协议的目的是确定新型光电探测器所采用的材料和结构，明确相关性能指标、制造工艺、质量检测标准以及知识产权归属等重要事项，为项目的顺利推进提供指导和依据。

21 光电探测器的材料211 材料种类目前，适用于新型光电探测器的材料主要包括半导体材料（如硅、锗、砷化镓等）、有机材料（如聚苯胺、聚噻吩等）以及量子点材料（如硒化镉、硫化铅等）。

212 材料特性每种材料具有独特的电学、光学和物理特性。

例如，半导体材料具有良好的载流子传输性能；有机材料具有柔韧性和可大面积制备的优势；量子点材料则在光谱调控方面表现出色。

基于新型二维范德瓦尔斯异质结材料的第一性原理研究基于新型二维范德瓦尔斯异质结材料的第一性原理研究摘要：本文通过第一性原理研究了新型二维范德瓦尔斯异质结材料的电子结构和光学性质。

采用密度泛函理论计算了该材料的能带结构、密度分布、态密度、电荷分布及光学吸收、反射和透射率等。

结果显示出新型二维范德瓦尔斯异质结材料表现出优越的电子和光学性能，其宽带隙、高透明度和较大的光吸收系数等优良性质，表现出材料在光电领域中应用的潜力。

关键词：新型二维范德瓦尔斯异质结材料；第一性原理；电子结构；光学性质；光电领域1. 引言二维材料由于其独特的电子和光学性质，已经成为研究热点。

近年来，文献报道了许多新型异质结材料的制备及其优越的性能，其中范德瓦尔斯异质结材料因具有宽带隙、高透明度和较大的光吸收系数等性质，被广泛应用于光电领域。

然而，对于新型异质结材料，其特殊性的决定及应用研究还不够深入。

本研究采用第一性原理研究方法，分析了新型二维范德瓦尔斯异质结材料的电子结构及光学性质，以期对其进行更深入的了解和应用。

2. 计算方法在该研究中，我们采用VASP程序包和PBE泛函进行第一性原理研究。

选择能隙为1.8 eV的石墨烯作为基底材料，通过堆积构建出新型范德瓦尔斯异质结材料。

计算得出的系统中包含64个原子，其中含有3层结构，每层有16个原子。

采用Gamma点的k网格来进行Brillouin区积分。

计算得出了范德瓦尔斯异质结材料的能带结构、密度分布、态密度、电荷分布以及光学吸收、反射和透射率等性质。

3. 结果与分析3.1 电子结构如图1所示，计算得出的新型二维范德瓦尔斯异质结材料的能带结构图。

可以看到，在Fermi能级附近，该材料的价带和导带不重叠，表明其为一个典型的半导体材料，且具有宽带隙。

此外，由图中可以看出分布在价带和导带之间的隐藏能带，这些能带是六元环状结构所特有的。

[图1]新型二维范德瓦尔斯异质结材料的能带结构3.2 光学性质光学性质的计算结果如图2所示。

基于新型二维材料及异质结光电探测器的研究一、本文概述随着纳米科技的飞速发展和材料科学的深入探索，二维（2D）材料及其异质结构因其独特的电子和光学性质，在光电探测领域展现出巨大的应用潜力。

本文旨在探讨基于新型二维材料及异质结的光电探测器的研究进展，分析它们的性能优势，以及面临的挑战和未来的发展方向。

我们将首先简要介绍二维材料的基本特性及其异质结的构造原理，然后重点综述近年来在二维材料光电探测器设计、制备和应用方面取得的突出成果，最后展望该领域未来的发展趋势和可能的应用场景。

通过本文的阐述，我们期望能够为相关领域的研究者提供有益的参考，推动基于二维材料及异质结的光电探测器技术的进一步发展。

二、新型二维材料的性质及其在光电探测器中的应用近年来，新型二维材料，如石墨烯、二硫化钼（MoS₂）、二硒化钨（WS₂）等，因其独特的物理和化学性质，如高电子迁移率、直接带隙、强光-物质相互作用等，已成为光电探测器领域的研究热点。

这些二维材料在光电探测领域的应用潜力巨大，有望解决传统光电探测器面临的诸如响应速度慢、探测效率低等问题。

二维材料因其原子级别的厚度，具有极高的比表面积，使得它们对光的吸收效率极高。

二维材料中的载流子迁移率高，可以实现快速的光电响应。

再者，二维材料的带隙结构可调，可以通过改变层数、掺杂、应变等方式调控其光学和电学性质，从而实现对不同波长光的高效探测。

在光电探测器中，二维材料可以作为光吸收层、电荷传输层或电极材料等。

例如，石墨烯因其高电子迁移率和宽带光谱响应，被广泛应用于光电导型探测器。

而二硫化钼等二维半导体材料，则因其直接带隙和强光电转换效率，在光伏型探测器中有广泛应用。

二维材料还可以与其他材料形成异质结，进一步提高光电探测性能。

异质结可以通过调控界面处的能带结构，实现光生载流子的有效分离和传输，从而提高光电转换效率和响应速度。

例如，石墨烯与硅的异质结探测器，结合了石墨烯的高迁移率和硅的高光电转换效率，实现了高性能的光电探测。

新型光电探测器的灵敏度提升策略在当今科技飞速发展的时代，光电探测器作为一种关键的器件，广泛应用于通信、医疗、安防、航空航天等众多领域。

其灵敏度的高低直接决定了所能检测到的光信号的微弱程度，对于提高系统性能和拓展应用范围具有至关重要的意义。

因此，如何提升新型光电探测器的灵敏度成为了研究的焦点。

要提升光电探测器的灵敏度，首先需要深入理解其工作原理。

光电探测器的基本原理是基于光电效应，当光子入射到探测器材料上时，会激发出电子空穴对，这些载流子在电场的作用下形成电流，从而实现光信号到电信号的转换。

而灵敏度则主要取决于探测器材料对光的吸收能力、载流子的产生和传输效率以及探测器的噪声水平等因素。

在材料选择方面，新型半导体材料的研发为灵敏度的提升带来了新的机遇。

例如，二维材料如石墨烯、二硫化钼等具有独特的光电特性，其极高的载流子迁移率和超薄的结构有利于光的吸收和载流子的传输。

此外，钙钛矿材料因其优异的光电性能和低成本的制备工艺，也成为了研究的热点。

通过优化材料的晶体结构、能带结构和掺杂浓度等，可以显著提高材料对光的吸收效率和载流子的产生效率，从而提升探测器的灵敏度。

探测器的结构设计也是提高灵敏度的关键。

常见的结构包括PIN 结构、雪崩二极管结构等。

PIN 结构通过在本征层中增加光吸收长度，提高了光生载流子的数量；而雪崩二极管结构则利用雪崩倍增效应，使载流子在强电场下获得足够的能量发生碰撞电离，从而产生大量的二次载流子，实现信号的放大。

此外，还有一些新颖的结构设计，如纳米线阵列结构、异质结结构等。

纳米线阵列结构可以增加光的捕获能力和载流子的传输通道，提高探测器的响应度；异质结结构则能够有效地分离光生载流子，减少复合，进而提高探测器的性能。

降低探测器的噪声也是提升灵敏度的重要途径。

噪声主要来源于热噪声、散粒噪声和 1/f 噪声等。

通过优化探测器的工作温度、减小电阻和电容、采用低噪声放大器等措施，可以有效地降低噪声水平，提高探测器的信噪比。

Vol. 36 No. 1功 能 高 分 子 学 报2023 年 2 月Journal of Functional Polymers51文章编号： 1008-9357(2023)01-0051-07DOI: 10.14133/ki.1008-9357.20220809001 PEDOT的固相聚合法制备及其在紫外光探测器中的应用吐尔逊·阿不都热依木， 凯丽比努尔·艾孜热提玉麦尔， 唐新生， 拿吾尔斯汗·赛尔克江， 依力亚尔·吾休（新疆大学化学学院, 省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室, 乌鲁木齐 830017）摘 要： 首先以2,5-二溴-3,4-乙撑二氧噻吩（DBEDOT）为单体，通过固相聚合法在掺杂氟的二氧化锡导电玻璃（FTO）基底表面制备聚（3,4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT）膜，然后将其与氧化锌纳米阵列（ZnO NRs）修饰的 FTO 组装成有机-无机异质结紫外光探测器，并研究其紫外光探测性能。

采用紫外-可见分光光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱（XRD）等测试方法对材料进行表征。

结果表明，固相聚合法制备的 PEDOT 能有效提升 ZnO NRs 基紫外光探测器的性能。

器件在紫外光照射下（365 nm，0.32 mW/cm2）表现出较高响应度（15.34 mA/W）、较短响应时间（上升时间为0.159 s，下降时间为0.162 s）和较好的稳定性。

关键词： 固相聚合法；聚(3, 4-乙撑二氧噻吩)；氧化锌纳米阵列；异质结；紫外光探测器中图分类号： O631 文献标志码： APreparation of PEDOT by Solid-State Polymerization Method and ItsApplication in UV PhotodetctorABUDOUREYIMU Tuerxun, AIZIRETIYUMAIER Kailibinuer, TANG Xinsheng,SAIERKEJIANG Nawuersihan, WUXIU Yiliyaer（State Key Laboratory of Chemistry and Utilization of Carbon Based Energy Resources, College of Chemistry,Xinjiang University, Urumqi 830017, China）Abstract:Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) is used in organic-inorganic heterojunction based ultraviolet (UV) photodetector due to its good environmental stability, high conductivity and special photoelectric characteristics. The commonly used methods for depositing PEDOT films include solution spin coating, electrochemical polymerization, vacuum evaporation and immersion. In this paper, PEDOT film on the surface of fluorine doped tin oxide (FTO) coated glass conductive glass is obtained by solid-state polymerization, using 2,5-dibromo-3,4-ethylenedioxythiophene (DBEDOT) as monomer. The PEDOT film modified FTO was combined with zinc oxide nano arrays (ZnO NRs) modified FTO to fabricate the organic-inorganic heterojunction based UV photodetector, and the performance of UV photodetection ability was studied. The materials were characterized by ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), Fourier-transfer infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray powder diffractometry (XRD). The photo-responsivity, response speed and收稿日期： 2022-08-09基金项目： 新疆大学国家级大学生创新训练计划资助（202110755041）；国家自然科学基金资助项目（21865034，21764014）作者简介： 吐尔逊·阿不都热依木（1974—），男，新疆乌鲁木齐人，教授，主要研究方向为高分子高性能化与复合改性。

研究首次证明可在二维垂直异质结中实现弹道雪崩
弹道原本是量子物理的概念，而雪崩是半导体物理中的基本现象，两者貌似无关。

但南京大学电子科学与工程学院教授王肖沐/施毅课题组与该校物理学院教授缪峰课题组密切合作，让两者邂逅，首次在二维材料垂直异质结中提出和实现一种新型PN结击穿机制：弹道雪崩。

 基于传统雪崩反向击穿机制的光电探测器是实现单光子探测的重要手段，目前已成为通信网络、光谱技术以及量子通讯等应用中的核心部件。

 但是，传统的雪崩击穿过程功耗高、噪声大，且不可控，弹道雪崩有望解决上述问题。

缪峰告诉《中国科学报》，在此基础上，合作团队进一步制作出性能优异的中红外弹道雪崩光电探测器和弹道雪崩晶体管。

相关研究成果1月22日在线发表于《自然纳米技术》。

 雪崩过程：基本又实用。