基于CrPS4偏振敏感的光电探测器的制备方法

摘要

本发明涉及光电探测器技术领域，具体为基于CrPS4偏振敏感的光电探测器的制备方法，具体包括以下步骤：(1)制备CrPS4单晶；(2)制备硅片衬底；(3)解离CrPS4并转移至硅片衬底上；(4)制备预处理硅片衬底；(5)制备电极图案；(6)制备电极样品；(7)将电极样品放入丙酮中浸泡，取出后加热，再利用胶头滴管对电极样品上方洗吹，待非电极区域的镀层全部剥离硅片衬底后取出，接着用氮气吹干，得到基于CrPS4偏振敏感的光电探测器；本发明利用CrPS4制备偏振敏感的光电探测器的电路及结构设计简单，克服传统光电探测器无法对区分偏振光偏振角度、或偏振光探测比率低、器件不稳定，测试手段复杂等缺点。

说明书

技术领域

本发明涉及光电探测器技术领域，具体涉及基于CrPS

背景技术

偏振敏感光电探测器因其在正交极化光谱成像、遥感成像、极化传感器和军事装备等实际应用中的优势而受到广泛关注。传统的偏振敏感光探测是通过在探测器上覆盖具有偏振效应的光介质来选择入射光的偏振态来实现的。这样的技术在实际应用较复杂，增加了探测的不确定性。近年来，获得高度集成化偏振光敏感型光电探测器的一种更直接的方法是利用固有偏振光敏感型探测器材料。这其中，一些低维半导体材料在结构上具有明显的各向异性，特别适合作为极化敏感光电探测器材料。低维极化敏感光电探测器早期的研究主要集中在一维纳米结构上，但复杂的成图和对准过程限制了器件制备的多样性。随着二维材料在光电子学领域的迅速发展，一些潜在的低对称性二维材料，如BP、ReS

目前对偏振敏感光电探测器的研究得到了广泛的关注，但该研究的发展和应用仍处于起步阶段。作为极化敏感光电探测器的重要组成部分，研究综合性能良好的新型各向异性材料具有重要的现实意义。

硫代磷酸铬(CrPS

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供基于CrPS

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：基于CrPS

(1)采用化学气相输送法制备CrPS

(2)用硅片刀将商业用标准4英寸p型掺杂的单抛氧化硅片切成1×1cm大小，清洗吹干后，得到硅片衬底；

(3)在手套箱中采用机械剥离法解离CrPS

(4)在步骤(3)中所得到的产物上旋涂PMMA光刻胶，旋涂两次后烘干，得到预处理硅片衬底；

(5)使用电子束对预处理硅片衬底进行曝光，后通过显影技术得到所设计的电极图案；

(6)通过电子束蒸镀的方法使用镀膜仪在步骤(5)中所得到的产物上先蒸镀第一层金属，再通过热蒸发的方法使用镀膜仪蒸镀第二层金属，得到电极样品；

(7)将电极样品放入丙酮中浸泡，取出后加热，再利用胶头滴管对电极样品上方洗吹，待非电极区域的镀层全部剥离硅片衬底后取出，接着用氮气吹干，得到基于CrPS

优选的，步骤(2)中，单抛氧化硅片中SiO

优选的，步骤(2)中，将切割后的单抛氧化硅片依次用丙酮、无水乙醇，去离子水浸泡并分别超声5-10min，再用氮气吹干，得到硅片衬底。

优选的，步骤(4)中，第一次旋涂的转速为500-700r/min，持续5-8s；第二次旋涂的转速为3500-4500r/min，持续55-65s。

优选的，步骤(4)中，烘干时间为5-8min，烘干温度为150-160℃。

优选的，步骤(6)中，第一层金属为钛、铬中的任一种。

优选的，第二层金属为金、钯、铂、铟中的任一种。

优选的，步骤(6)中，第一层金属的厚度为5-20nm，第二层金属的厚度为20-100nm。

优选的，步骤(7)中，加热时间为10-20min，加热温度为35-45℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明利用CrPS

附图说明

图1为本发明基于CrPS

图2为本发明CrPS

图3为本发明405nm偏振光各向异性比率光吸收和偏振光电流图；

图4为本发明CrPS

图5为本发明基于CrPS

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

基于CrPS

(1)采用化学气相输送法制备CrPS

(2)用硅片刀将商业用标准4英寸p型掺杂的单抛氧化硅片切成1×1cm大小，再依次用丙酮、无水乙醇，去离子水浸泡并分别超声5min，再用氮气吹干，得到硅片衬底；

(3)在手套箱中采用机械剥离法解离CrPS

(4)在步骤(3)中所得到的产物上旋涂PMMA光刻胶，旋涂两次后，在150℃下烘干5min，得到预处理硅片衬底；

(5)使用电子束对预处理硅片衬底进行曝光，后通过显影技术得到所设计的电极图案；

(6))通过电子束蒸镀的方法使用镀膜仪在步骤(5)中所得到的产物上先蒸镀第一层厚度为10nm的钛，再通过热蒸发的方法使用镀膜仪蒸镀第二层厚度为80nm的金，得到电极样品；

(7)将电极样品放入丙酮中浸泡，取出后在40℃加热15min，再利用胶头滴管对电极样品上方洗吹，待非电极区域的镀层全部剥离硅片衬底后取出，接着用氮气吹干，得到基于CrPS

单抛氧化硅片中SiO

实施例2

基于CrPS

(1)采用化学气相输送法制备CrPS

(2)用硅片刀将商业用标准4英寸p型掺杂的单抛氧化硅片切成1×1cm大小，再依次用丙酮、无水乙醇，去离子水浸泡并分别超声10min，再用氮气吹干，得到硅片衬底；

(3)在手套箱中采用机械剥离法解离CrPS

(4)在步骤(3)中所得到的产物上旋涂PMMA光刻胶，旋涂两次后，在160℃下烘干6min，得到预处理硅片衬底；

(5)使用电子束对预处理硅片衬底进行曝光，后通过显影技术得到所设计的电极图案；

(6))通过电子束蒸镀的方法使用镀膜仪在步骤(5)中所得到的产物上先蒸镀第一层厚度为8nm的钛，再通过热蒸发的方法使用镀膜仪蒸镀第二层厚度为100nm的金，得到电极样品；

(7)将电极样品放入丙酮中浸泡，取出后在40℃加热15min，再利用胶头滴管对电极样品上方洗吹，待非电极区域的镀层全部剥离硅片衬底后取出，接着用氮气吹干，得到基于CrPS

单抛氧化硅片中SiO

器件测试

在Keithley的4200A-SCS上进行了电子和光电子测量。利用偏光镜和半波片，在保持光偏振不变的情况下，通过调节光功率实现光响应的光功率依赖性。在整个测量过程中保持光功率不变的情况下，利用半波片和偏振器旋转光的偏振，实现光响应的偏振依赖性。

基于CrPS

1、取实施例1制作好的基于CrPS

2、使用半导体特性分析仪实施测试，将该硅片放在配套的探针平台上，通过光学成像系统找到硅片上探测器的准确位置；

3、操作探针平台的探针移动旋钮，使三个探针分别接触探测器的源、漏电极、以及步骤1中划开的二氧化硅层(作为探测器的背栅电极)；

4、运行半导体特性分析仪测试软件，漏极探针选择电压扫描模式；

5、运行测试软件，得到探测器在无光条件下电学测试图；

6、在405nm激光光源上旋转偏振光角度，实现了线性偏振分辨光探测；垂直照射在基于CrPS

7、设定特定的激光功率，测试探测器在有光条件下电学测试图；旋转波片角度；

8、得到的测试数据，选择漏电压分别为2V下的漏电流值，绘图得到该探测器对不同偏振方向的偏振光的电流响应强度图；

由附图可知，该探测器对不同偏振方向的偏振光表现出明显不同的电流响应强度，即本光电探测器对不同偏振方向的线偏振光产生不同的光响应，因此该光电探测器可用于对线偏振光的检测。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。