CN109087968A - 基于二维硒纳米片的固体光探测器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于二维硒纳米片的固体光探测器，包括基底、依次设置在基底上的隔离层和光吸收层，以及间隔设置在光吸收层上的源极和漏极，源极和漏极之间形成的沟道结构暴露出部分光吸收层，光吸收层的材料包括二维硒纳米片。本发明提供的光探测器性能良好。本发明还提供了一种基于二维硒纳米片的固体光探测器的制备方法，包括：将二维硒纳米片分散在有机溶剂中形成二维硒纳米片分散液，将二维硒纳米片分散液均匀涂布在隔离层上，干燥后得到光吸收层；在光吸收层上方以及未被光吸收层覆盖的隔离层上方旋涂光刻胶，经曝光和显影后，形成电极图案；沉积电极材料，随后去除光刻胶，形成源极和漏极，得到光探测器。本发明提供的方法简单易操作。

Description

基于二维硒纳米片的固体光探测器及其制备方法
技术领域
本发明涉及光电领域，具体涉及一种基于二维硒纳米片的固体光探测器及其制备方法。
背景技术
光探测器是利用具有光电效应的材料制成的能够实现光电转换的传感器，其作用是实现光电变换。其机理是由射入探测器的导波光束引起电子从价带到导带的受激跃迁，产生光生载流子(电子和空穴)。并由PN结或肖特基势垒将这些载流子收集起来，最终表现为光电压或光电流。
目前，基于二维纳米材料如黑磷的光探测器被认为是当前商用光探测器的有效替代产品。但是这种光探测器具有以下缺点：(1)基于宽带隙半导体的光探测器，由于带隙较大导致探测波长过短；(2)现有的二维纳米材料稳定性较差，导致光探测器的使用性能较差。
因此，有必要提供一种新的光探测器。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于二维硒纳米片的固体光探测器，所述固体光探测器包括一种新型的二维功能材料-二维硒纳米片，所述二维硒纳米片带隙较窄，响应光谱较宽，环境稳定性较好，具有良好的光电探测功能。
本发明第一方面提供了一种基于二维硒纳米片的固体光探测器，包括基底、依次设置在所述基底上的隔离层和光吸收层，以及间隔设置在所述光吸收层上的源极和漏极，所述源极和所述漏极之间形成的沟道结构暴露出部分所述光吸收层，所述光吸收层的材料包括二维硒纳米片。
其中，所述二维硒纳米片为晶体结构或无定形结构。
其中，所述二维硒纳米片的厚度为1-50nm。
其中，所述二维硒纳米片的厚度为3-5nm。
其中，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为10-200nm。
其中，所述源极和所述漏极之间暴露出的所述光吸收层沿第一方向的长度为1-10μm，沿第二方向的长度为1-15μm。
其中，所述基底的材质包括硅，所述隔离层的材质包括二氧化硅。
其中，所述源极和所述漏极的材质包括金、钛、铝、铬、钨和镍中的至少一种。
本发明第一方面提供的固体光探测器，所述光探测器的半导体材料包括二维硒纳米片，所述二维硒纳米片带隙较窄，响应光谱较宽，同时稳定性较好，具有优良的光电探测性能，含有所述二维硒纳米片的光探测器稳定性较好，使用寿命较长。
本发明第二方面提供了一种基于二维硒纳米片的固体光探测器的制备方法，包括以下步骤：
提供基底和设置在所述基底上的隔离层；
提供硒原料，采用液相剥离的方法对所述硒原料进行剥离，得到二维硒纳米片；
将所述二维硒纳米片分散在有机溶剂中形成二维硒纳米片分散液，将所述二维硒纳米片分散液均匀涂布在所述隔离层上，干燥后得到光吸收层；
在所述光吸收层上方以及未被所述光吸收层覆盖的所述隔离层上方旋涂光刻胶，经曝光和显影后，形成电极图案；
沉积电极材料，随后去除光刻胶，形成源极和漏极，得到基于二维硒纳米片的光探测器。
其中，所述液相剥离的方法具体包括以下操作：
将所述硒原料加入至溶剂中，在冰浴环境下采用探头超声8-12h；所述探头超声结束后，继续采用水浴超声，所述水浴超声时间为5-12h，所述水浴的温度保持0-10℃；水浴超声后，进行离心和干燥得到二维硒纳米片。
本发明第二方面提供的光探测器的制备方法，方法简单易操作，制得的光探测器具有良好光电探测性能。
综上，本发明有益效果包括以下几个方面：
1、本发明提供的光探测器，所述光探测器的半导体材料包括二维硒纳米片，所述二维硒纳米片带隙较窄，响应光谱较宽，同时稳定性较好，具有优良的光电探测性能，含有所述二维硒纳米片的光探测器稳定性较好，使用寿命较长；
2、本发明提供的光探测器的制备方法，方法简单易操作，制得的光探测器具有良好光电探测性能。
附图说明
图1为本发明一实施方式提供的基于二维硒纳米片的固体光探测器的结构示意图；
图2为实施例1制得的二维硒纳米片的透射电镜图片；
图3为实施例1制得的二维硒纳米片的原子力显微图片；
图4为不同尺寸的二维硒纳米片的吸收光谱图和带隙图。
具体实施方式
以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本发明提到的“二维硒纳米片”或“硒”，除特殊说明，均指的是单质硒。
请参照图1，图1为本发明一实施方式提供的基于二维硒纳米片的固体光探测器的结构示意图；本发明实施方式提供了一种基于二维硒纳米片的固体光探测器10，包括基底1、依次设置在所述基底1上的隔离层2和光吸收层3、以及间隔设置在所述光吸收层3上的源极4和漏极5，所述源极4和所述漏极5之间形成的沟道结构暴露出部分所述光吸收层3，所述光吸收层3的材料包括二维硒纳米片。
本发明实施方式中，所述光吸收层3可由二维硒纳米片铺设形成。如可以由单层二维硒纳米片铺设在所述隔离层上形成，或者可以由多层二维硒纳米片层叠设置在所述隔离层上形成。可选地，所述光吸收层3的厚度可根据实际需要进行具体选择，如可为纳米级，具体可为5nm-500nm。
本发明实施方式中，所述二维硒纳米片为晶体结构或无定形结构。
本发明实施方式中，所述二维硒纳米片的厚度为1-50nm。可选地，所述二维硒纳米片的厚度为3-5nm。可选地，所述二维硒纳米片的厚度为5-10nm。可选地，所述二维硒纳米片的厚度为10-50nm。进一步可选地，所述二维硒纳米片的厚度为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm或50nm。
本发明实施方式中，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为10-200nm。可选地，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为10-50nm。可选地，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为50-100nm。可选地，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为100-200nm。进一步可选地，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为30-40nm。进一步可选地，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为10-30nm。进一步可选地，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm或200nm。
本发明实施方式中，所述二维硒纳米片的光响应波长范围为500nm以下。具体地，所述二维硒纳米片的光响应波长范围为200-500nm。
本发明实施方式中，所述基底1的材质包括硅。
本发明实施方式中，所述基底1的厚度为300-500μm，电阻率为1-10Ω·cm。可选地，所述基底1为p型或n型掺杂的硅片。
本发明实施例中，所述隔离层2的材质包括二氧化硅。
本发明实施例中，所述隔离层2的厚度为200-500nm。
本发明实施例中，所述源极4和漏极5的材质包括金、钛、铝、铬、钨和镍中的至少一种。可选地，所述源极4和漏极5均为由铬层和金层层叠形成的复合电极，其中，所述铬层与所述光吸收层接触，所述铬层的厚度为5-10nm，所述金层的厚度为20-80nm。所述源极4和所述漏极5连接外部电源。可选地，所述源极4和所述漏极5与所述光吸收层3实现接触即可，至于接触的面积不做特殊限定。可选地，所述源极4和所述漏极5中的一部分与所述光吸收层3部分接触，另一部分与所述隔离层2接触。
请参照图1，本发明实施例中，所述源极和所述漏极之间暴露出的所述光吸收层沿第一方向的长度L为1-10μm，沿第二方向的长度W为1-15μm。其中，所述第一方向为垂直于所述源极和所述漏极延伸方向的方向，所述第二方向为平行于所述源极和所述漏极延伸方向的方向，即所述第一方向与所述第二方向垂直。在所述长度和宽度条件下，得到的光电探测器性能良好。可选地，所述源极和所述漏极之间暴露出的光吸收层的长度L为3μm，W为10μm。
本发明实施例中，所述固体光探测器的半导体材料包括二维硒纳米片，所述二维硒纳米片具有较窄的带隙，因此可以响应从紫外光到可见光的波长范围。此外，所述光探测器具有较好的时间稳定性和光探循环稳定性。二维硒纳米片可以实现较长时间内较好的光探稳定性。在较长时间的光探循环测试中，光探信号只出现了轻微的衰减。因此，本发明提供的光探测器响应光谱范围较宽，稳定性较好，使用寿命较长，性能较好。这表明所述探测器能够在非低温、非真空的空气环境中持续稳定的工作。可以省去为了防止二维材料氧化等问题必须要进行的器件封装保护的过程，大大地简化了器件的实际生产使用中的加工工序，
本发明实施例第一方面提供的基于二维硒纳米片的固体光探测器，采用二维硒纳米片作为半导体材料，环境稳定性良好，不容易被氧化。得到的光探测器可以响应从紫外光到可见光的范围，具有很好的环境稳定性。同时得到的探测器结构简单。
本发明第二方面提供了一种基于二维硒纳米片的固体光探测器的制备方法，包括以下步骤：
S01，提供基底和设置在所述基底上的隔离层；
S02，提供硒原料，采用液相剥离的方法对所述硒原料进行剥离，得到二维硒纳米片；
S03，将所述二维硒纳米片分散在有机溶剂中形成二维硒纳米片分散液，将所述二维硒纳米片分散液均匀涂布在所述隔离层上，干燥后得到光吸收层；
S04，在所述光吸收层上方以及未被所述光吸收层覆盖的所述隔离层上方旋涂光刻胶，经曝光和显影后，形成电极图案；
S05，沉积电极材料，随后去除光刻胶，形成源极和漏极，得到基于二维硒纳米片的固体光探测器。
本发明实施例中，步骤S01中，提供p型或n型掺杂的具有二氧化硅层的硅片，所述硅片包括两层，分别为二氧化硅层和硅层，所述硅层的厚度为300-500μm，电阻率为1-10Ω·cm，所述二氧化硅层厚度为200-500nm。其中，所述硅层作为基底1，所述二氧化硅层作为隔离层2。具体地，用硅片刀将商业用标准4英寸p型或n型掺杂的单抛氧化硅片切成1×1cm2大小，得到待使用的硅片。
本发明实施例中，步骤S01中还包括对所述硅片进行清洗的操作，所述清洗按照以下方法操作：
将待使用的硅片依次通过丙酮溶液、异丙醇(或为乙醇)分别超声3-5分钟，再用去离子水超声3-8min，并用高纯氮气快速吹干待用。
本发明实施方式中，步骤S02中，所述硒原料为非层状的金属硒单质，对其大小和形状没有特殊限定。如可以为硒粉，也可以为硒块，如可以为微米级或毫米级的块体。具体地，所述硒原料是直径几毫米的硒粒。所述硒原料可通过购买得到。所述硒原料可以为晶体硒或无定形硒。
本发明实施方式中，所述液相剥离的方法具体包括以下操作：
将所述硒原料加入至溶剂中，在冰浴环境下采用探头超声8-12h；所述探头超声结束后，继续采用水浴超声，所述水浴超声时间为5-12h，所述水浴的温度保持在0-10℃；水浴超声后，进行离心和干燥得到二维硒纳米片。
可选地，所述溶剂包括异丙醇、乙醇、丙酮、水和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
可选地，所述硒原料在所述溶剂中的浓度为1-7mg/mL。
可选地，所述探头超声的功率为100-200W。进一步可选地，所述探头超声的功率为200W。
可选地，所述探头超声的时间为10h。
可选地，所述探头超声是非连续超声，选择超声开/关时间为2/4s，即先超声2s，然后关闭超声探头保持4s，再继续超声2s，以此类推。
可选地，所述水浴超声功率为200-300W。进一步可选地，所述水浴超声功率为300W。
可选地，所述水浴超声的时间为8h。
可选地，所述水浴温度保持0-5℃。
可选地，超声后，进行离心，所述离心的操作包括：首先采用1-3kg的离心力，离心20-35min，取上清液；然后将所述上清液采用2-10kg的离心力继续离心25-35min，得到沉淀，所得沉淀干燥后即得所述二维硒纳米片。其中，所述第二次离心的离心力大于第一次离心的离心力。进一步可选地，首先采用2kg的离心力，离心30min，取上清液；然后将所述上清液采用10kg的离心力继续离心30min，得到沉淀，将所得沉淀干燥后即得二维硒纳米片。可选地，所述干燥的方式不限，例如可为真空干燥。
现有技术通常采用液相剥离法用来剥离得到二维层状材料。而本发明首次采用液相剥离法来剥离非层状单质硒材料从而制得二维非层状硒纳米片，并取得成功，制备方法简单易操作。
本发明实施方式中，步骤S03中，所述有机溶剂包括N-甲基吡咯烷酮和醇类溶剂中的至少一种。所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇、苯甲醇和乙二醇中的至少一种。
可选地，所述二维硒纳米片分散液中二维硒纳米片的浓度大于或等于1mg/mL，如为1-10mg/mL。
可选地，将所述二维硒纳米分散液均匀涂布在所述隔离层上，干燥后得到光吸收层。
本发明实施例中，步骤S04中，在所述光吸收层3上方以及未被所述光吸收层3覆盖的隔离层2上方旋涂一层光刻胶(PMMA)(型号为950，A4-A10)，转速为2000-4000转/分钟，并在加热板上烘1-5分钟，烘干温度为50-180℃。将涂有光刻胶的样品进行电子束曝光，并通过显影工艺得到特定的电极图案。所述电极图案为穿透所述光刻胶且暴露出部分所述光吸收层的两个通孔。
本发明实施例中，步骤S04中，在所述通孔上方进行沉积电极材料，所述电极材料填充所述通孔并与所光吸收层相接触，形成源极4和漏极5。可选地，通过热蒸镀或磁控溅射等方法进行沉积。可选地，首先沉积5-10nm厚度的铬层，然后再沉积20-80nm厚度的金层以形成复合电极。沉积结束之后，将蒸镀好铬/金电极的样品放入丙酮等有机溶剂中浸泡用于去除光刻胶，并放置在加热板上加热10-30分钟，其中加热板温度设置为30-50℃，最后取出样品用高纯氮气快速吹干即可。
本发明第二方面提供的固体光探测器的制备方法，方法简单易操作，制得的光探测器具有良好光电探测性能。
实施例1：
一种二维硒纳米片的制备方法，包括以下步骤：
(1)将500mg的无定形硒粒加入100mL的异丙醇中。然后选择探头超声200W，超声12h。选择超声开/关时间为2/4s，并且是在冰浴环境下进行超声。探头超声完后，接着采用水浴超声。水浴超声功率为300W。超声时间为8h。水浴温度保持10℃；
(2)超声过后进行离心。首先采用2kg的离心力，离心30min。取上清液，然后将所述上清液采用10kg的离心力继续离心30min，得到沉淀，真空干燥后即得二维硒纳米片。
图2为实施例1制得的二维硒纳米片的电镜形貌图。如图2所示，二维硒纳米片的长宽尺寸为30-40nm，尺寸均一，二维硒纳米片分散均匀，不团聚。图3显示的是二维硒纳米片的原子力显微图片。由图可以看出，二维硒纳米片的厚度在4nm左右。因此，通过透射电镜和原子力显微镜的观察，确认通过液相剥离法确实可以剥离得到二维单质硒纳米片。
图4a为不同离心力下，不同尺寸的二维硒纳米片的吸收光谱图。图4b为不同离心力下，不同尺寸的二维硒纳米片的带隙图。在不同的离心力下，可以得到不同长宽尺寸的二维硒纳米片，其中，通过第一次离心力为1kg，第二次离心力为2kg，得到长宽尺寸为100nm左右的二维硒纳米片(该二维硒纳米片在图4中以1-2kg表示)；通过第一次离心力为2kg，第二次离心力为5kg，得到尺寸为50nm左右的二维硒纳米片(该二维硒纳米片在图4中以2-5kg表示)；吸收光谱采用紫外-分光光度计测量。将不同长宽尺寸的二维硒纳米片制成的分散液装入石英比色皿中，放入紫外-分光光度计卡槽中测量吸收度。根据不同尺寸下的二维硒纳米片的吸收度，进而计算得到其不同的带隙，如图4b所示。由图可知，对应离心力为1-2kg和2-5kg的二维硒纳米片的带隙分别为1.8eV和2.1eV。较大尺寸的二维硒纳米片的带隙较小，可以获得更长波长的响应。较小尺寸的二维硒纳米片，由于其具有更大的表面积，可以获得更高的光探测信号。
实施例2：
一种二维硒纳米片的制备方法，包括以下步骤：
(1)将500mg的无定形结构的硒粒加入100mL的N-甲基吡咯烷酮中。然后选择探头超声200W，超声12h。选择超声开/关时间为2/4s，并且是在冰浴环境下进行超声。探头超声完后，接着采用水浴超声。水浴超声功率为300W。超声时间为10h。水浴温度保持10℃；
(2)超声过后进行离心。首先采用1.8kg的离心力，离心35min。取上清液，然后将上清液采用10kg的离心力继续离心25min，得到沉淀，真空干燥后即得二维硒纳米片。
实施例3：
一种二维硒纳米片的制备方法，包括以下步骤：
(1)将500mg的无定形硒粒加入100mL的丙醇中。然后选择探头超声150W，超声8h。选择超声开/关时间为2/4s，并且是在冰浴环境下进行超声。探头超声完后，接着采用水浴超声。水浴超声功率为280W。超声时间为5h。水浴温度保持5℃；
(2)超声过后进行离心。首先采用2.2kg的离心力，离心20min。取上清液，然后将上清液采用5kg的离心力继续离心35min，得到沉淀，真空干燥后即得二维硒纳米片。
实施例4：
一种二维硒纳米片的制备方法，包括以下步骤：
(1)将500mg的无定形硒粒加入100mL的乙醇中。然后选择探头超声100W，超声8h。选择超声开/关时间为2/4s，并且是在冰浴环境下进行超声。探头超声完后，接着采用水浴超声。水浴超声功率为200W。超声时间为5h。水浴温度保持5℃；
(2)超声过后进行离心。首先采用1kg的离心力，离心35min。取上清液，然后将上清液采用2kg的离心力继续离心35min，得到沉淀，真空干燥后即得无定形二维硒纳米片。
实施例5：
一种二维硒纳米片的制备方法，包括以下步骤：
(1)将500mg的无定形硒粒加入100mL的异丙醇中。然后选择探头超声100W，超声12h。选择超声开/关时间为2/4s，并且是在冰浴环境下进行超声。探头超声完后，接着采用水浴超声。水浴超声功率为200W。超声时间为12h。水浴温度保持5℃；
(2)超声过后进行离心。首先采用3kg的离心力，离心20min。取上清液，然后将上清液采用10kg的离心力继续离心35min，得到沉淀，真空干燥后即得无定形二维硒纳米片。
实施例6
一种基于二维硒纳米片的固体光探测器的制备方法，包括以下步骤：
(1)清洗硅片；用硅片刀将商业用标准4英寸p型或n型掺杂的单抛氧化硅片(硅部分(对应基底)的厚度为300μm，电阻率为1-10Ω·cm，SiO2部分(对应隔离层)的厚度为300nm)切成1×1cm2大小，通过丙酮溶液、异丙醇(异丙醇也可以采用乙醇替代)分别超声5分钟，再用去离子水超声5min并用高纯氮气快速吹干待用。
(2)将实施例1制得的二维硒纳米片分散在N-甲基吡咯烷酮中形成浓度为5mg/mL的二维硒纳米片分散液，将二维硒纳米片分散液均匀涂布在隔离层上，干燥后得到光吸收层；
(3)在光吸收层上方以及未被光吸收层覆盖的隔离层上方旋涂一层光刻胶PMMA(A4)，转速为3000转/分钟，并在加热板上烘5分钟，烘干温度为120℃；
(4)将涂有光刻胶的样品进行电子束曝光，并通过显影工艺得到特定的电极图案；
(5)通过热蒸镀的方法先后蒸镀5nm厚的铬层和40nm厚的金层，形成源极和漏极；
(6)将蒸镀好铬/金电极的样品放入丙酮中浸泡，并放置在加热板上加热10分钟，其中加热板温度设置为50℃，最后取出样品用高纯氮气快速吹干即可得到基于二维硒纳米片的固体光探测器。
实施例7
一种基于二维硒纳米片的固体光探测器的制备方法，包括以下步骤：
(1)清洗硅片；用硅片刀将商业用标准4英寸p型或n型掺杂的单抛氧化硅片(硅部分的厚度为500μm，电阻率为1-10Ω·cm，SiO2部分的厚度为500nm)切成1×1cm2大小，通过丙酮溶液、异丙醇(异丙醇也可以采用乙醇替代)分别超声5分钟，再用去离子水超声3min并用高纯氮气快速吹干待用。
(2)将实施例2制得的二维硒纳米片分散在N-甲基吡咯烷酮中形成浓度为10mg/mL的二维硒纳米片分散液，将二维硒纳米片分散液均匀涂布在隔离层上，干燥后得到光吸收层；
(3)在光吸收层上方以及未被光吸收层覆盖的隔离层上方旋涂一层光刻胶PMMA(A4)，转速为2000转/分钟，并在加热板上烘1分钟，烘干温度为180℃。
(4)将涂有光刻胶的样品进行电子束曝光，并通过显影工艺得到特定的电极图案；
(5)通过热蒸镀的方法先后蒸镀10nm厚的铬层和80nm厚的金层，形成源极和漏极；
(6)将蒸镀好铬/金电极的样品放入丙酮中浸泡，并放置在加热板上加热30分钟，其中加热板温度设置为30℃，最后取出样品用高纯氮气快速吹干即可得到基于二维硒纳米片的固体光探测器。
实施例8
一种基于二维硒纳米片的固体光探测器的制备方法，包括以下步骤：
(1)清洗硅片；用硅片刀将商业用标准4英寸p型或n型掺杂的单抛氧化硅片(硅部分的厚度为400μm，电阻率为1-10Ω·cm，SiO2部分的厚度为200nm)切成1×1cm2大小，通过丙酮溶液、异丙醇(异丙醇也可以采用乙醇替代)分别超声5分钟，再用去离子水超声8min并用高纯氮气快速吹干待用。
(2)将实施例3制得的二维硒纳米片分散在N-甲基吡咯烷酮中形成浓度为8mg/mL的二维硒纳米片分散液，将二维硒纳米片分散液均匀涂布在隔离层上，干燥后得到光吸收层；
(3)在光吸收层上方以及未被光吸收层覆盖的隔离层上方旋涂一层光刻胶PMMA(A4)，转速为2000转/分钟，并在加热板上烘5分钟，烘干温度为50℃。
(4)将涂有光刻胶的样品进行电子束曝光，并通过显影工艺得到特定的电极图案。
(5)通过热蒸镀的方法先后蒸镀7nm厚的铬层和20nm厚的金层，形成源极和漏极。
(6)将蒸镀好铬/金电极的样品放入丙酮中浸泡，并放置在加热板上加热20分钟，其中加热板温度设置为40℃，最后取出样品用高纯氮气快速吹干即可得到基于二维硒纳米片的固体光探测器。
实施例9：
将实施例6制得的固体光探测器进行电学稳定性的测试，测试方法包括以下步骤：
(1)取实施例6中制作好的固体光探测器，用硅片刀在硅片的一个角划开二氧化硅层。
(2)将其放在半导体特性分析仪配套的探针平台上，通过配套的CCD成像系统找到硅片上探测器的准确位置。
(3)选取探针台配套的两个探针分别接触到探测器的源、漏电极，选取另一探针接触步骤(1)中划开的二氧化硅层，当作探测器的背栅电极。
(4)打开半导体特性分析仪测试软件，栅极探针选择电压扫描模式，扫描范围为-60V-60V，设置漏极电压为1V，源极电压为0V。
(5)运行测试软件，得到探测器的电学测试结果。
(6)将探测器分别置于空气环境中2天后重复上述测试，最终得到该光探测器的环境稳定的电学测试结果。
实施例10：
将实施例6制得的固体光探测器进行光探测的测试，测试方法包括以下步骤：
(1)取实施例6中制作好光电探测器，用硅片刀在硅片的一个角划开二氧化硅层。
(2)将其放在半导体特性分析仪配套的探针平台上，通过配套的CCD成像系统找到硅片上探测器的准确位置。
(3)选取探针台配套的两个探针分别接触到探测器的源、漏电极，选取另一探针接触步骤(1)中划开的二氧化硅层，当作探测器的背栅电极。
(4)引入400nm激光，垂直照射在基于二维硒纳米片的光探测器上。
(5)分别在激光功率为10，21，33，40和43mW/cm2的条件下运行测试软件，得到探测器对应不同入射激光功率的电学测试结果。
根据上述测试结果可知，本发明实施例制得的固体光探测器具有较高的光响应度，且光探测器的光电流随着激光功率的增加而增大。同时，将光探测器分别置于空气环境中2天后重复上述测试发现，光电信号并未衰减，说明，该光探测器具有很好的环境稳定性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于二维硒纳米片的固体光探测器，其特征在于，包括基底、依次设置在所述基底上的隔离层和光吸收层，以及间隔设置在所述光吸收层上的源极和漏极，所述源极和所述漏极之间形成的沟道结构暴露出部分所述光吸收层，所述光吸收层的材料包括二维硒纳米片。
2.如权利要求1所述的固体光探测器，其特征在于，所述二维硒纳米片为晶体结构或无定形结构。
3.如权利要求1所述的固体光探测器，其特征在于，所述二维硒纳米片的厚度为1-50nm。
4.如权利要求3所述的固体光探测器，其特征在于，所述二维硒纳米片的厚度为3-5nm。
5.如权利要求1所述的固体光探测器，其特征在于，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为10-200nm。
6.如权利要求1所述的固体光探测器，其特征在于，所述源极和所述漏极之间暴露出的所述光吸收层沿第一方向的长度为1-10μm，沿第二方向的长度为1-15μm。
7.如权利要求1所述的固体光探测器，其特征在于，所述基底的材质包括硅，所述隔离层的材质包括二氧化硅。
8.如权利要求1所述的固体光探测器，其特征在于，所述源极和所述漏极的材质包括金、钛、铝、铬、钨和镍中的至少一种。
9.一种基于二维硒纳米片的固体光探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供基底和设置在所述基底上的隔离层；
提供硒原料，采用液相剥离的方法对所述硒原料进行剥离，得到二维硒纳米片；
将所述二维硒纳米片分散在有机溶剂中形成二维硒纳米片分散液，将所述二维硒纳米片分散液均匀涂布在所述隔离层上，干燥后得到光吸收层；
在所述光吸收层上方以及未被所述光吸收层覆盖的所述隔离层上方旋涂光刻胶，经曝光和显影后，形成电极图案；
沉积电极材料，随后去除光刻胶，形成源极和漏极，得到基于二维硒纳米片的固体光探测器。
10.如权利要求9所述的固体光探测器的制备方法，其特征在于，所述液相剥离的方法具体包括以下操作：
将所述硒原料加入至溶剂中，在冰浴环境下采用探头超声8-12h；所述探头超声结束后，继续采用水浴超声，所述水浴超声时间为5-12h，所述水浴的温度保持0-10℃；水浴超声后，进行离心和干燥得到二维硒纳米片。
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