CN115172511A - 一种具有石墨烯和极性j-tmd插入层的氧化镓日盲紫外探测器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有石墨烯和极性J‑TMD插入层的氧化镓日盲紫外探测器及其制备方法，主要解决现有技术光吸收率低、表面接触电阻过大的问题。方案为：自下而上依次包括衬底、第一氧化镓沟道层、石墨烯层、金属纳米结构层和第二氧化镓沟道层、二维层状材料界面修饰层和源电极、漏电极；其中源电极位于第二氧化镓沟道层上的一端，漏电极位于二维层状材料界面修饰层上与源电极相对的一端。以J‑TMD层材料作为金属‑氧化镓界面修饰层修饰氧化镓沟道层表面，并在氧化镓层中插入金属纳米颗粒修饰的高迁移率石墨烯材料。本发明能够有效提高提高载流子迁移率和光吸收能力，降低表面接触电阻，提高紫外探测器的响应度和响应速度水平。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件技术领域，进一步涉及光电探测器技术，具体为一种具有石墨烯和极性J-TMD插入层的氧化镓日盲紫外探测器及其制备方法。可用于火灾预警、目标识别和信息通讯。
背景技术
单斜相氧化镓(β-Ga2O3)是一种新型的宽禁带半导体材料，具有诸多优异的物理特性(如：超宽带隙，～4.9eV；大的击穿电场强度，～8MV/cm等；对紫外光有80％以上的透光率等)。因此β-Ga2O3作为一种优异的光电器件材料，在日盲紫外探测器中有着广泛的应用前景。
但随着紫外探测应用的不断深入，设计优化β-Ga2O3日盲深紫外光电探测器结构对于改善其响应速度和响应度进而促进其应用具有重要的意义。虽然近年来利用具有高迁移率的二维层状过渡金属硫族化合物(如二硫化钼MoS2)与β-Ga2O3形成异质结可以改善β-Ga2O3日盲深紫外光电探测器的结构和性能，但是其响应速度依然高于μs级别，难以满足实际应用需求。不同于MoS2，二维非对称的过渡金属硫化物(J-TMD)不仅具有类过渡金属硫族化合物结构和理化性质，而且其具有本征极性，可以促进载流子输运、减少载流子复合。同时石墨烯作为超薄单原子层碳材料，室温下的载流子迁移率可达200000cm2/V˙s，并具有优异的透光性、成熟的大面积制备工艺和优异的半导体工艺兼容性。基于极性J-TMD和石墨烯的优异性能，利用J-TMD和石墨烯与β-Ga2O3形成异质结能够明显进一步优化β-Ga2O3探测器的响应速度。值得注意的是，传统的异质结紫外探测器结构难以同时实现高响应度和快速响应，进而制约了β-Ga2O3日盲深紫外光电探测器的应用。因此，如何设计利用石墨烯和极性J-TMD同时优化β-Ga2O3探测器的响应度和响应速度具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出一种具有石墨烯和极性J-TMD插入层的氧化镓日盲紫外探测器及其制备方法，以J-TMD层材料作为金属-氧化镓界面修饰层修饰氧化镓沟道层表面，从而提高转移速度，并且在氧化镓层中插入金属纳米颗粒修饰的高迁移率石墨烯材料，促进光吸收和载流子向上扩散。解决了现有技术光吸收率低、表面接触电阻过大的问题。本发明能够有效提高光吸收率，降低表面接触电阻，提高探测器的响应速度与性能。
本发明提高氧化镓日盲紫外探测器性能的机理是：J-TMD本身具有激子结合能小、迁移率高等特点，与氧化镓形成异质结能够有效抑制界面激子复合，提高转移速度。石墨烯迁移率高导热性能优异，同时金属颗粒与石墨烯形成等离子体激元促进光吸收，并且能够促进载流子向上扩散。
为实现上述目的，本发明提出的氧化镓日盲紫外探测器，自下而上依次包括：衬底1、第一氧化镓沟道层2、石墨烯层3、金属纳米结构层4和第二氧化镓沟道层5，还包括位于第二氧化镓沟道层5上表面的二维层状材料界面修饰层6和源电极7，位于二维层状材料界面修饰层6上表面的漏电极8；
所述石墨烯层3是金属纳米结构层4修饰的单层、双层或者多层石墨烯；
所述金属纳米结构层4是在石墨烯薄膜层之上结合石墨烯六方结构特征平铺的周期网格排列的金属纳米颗粒，其金属纳米颗粒之间以及与与石墨烯之间通过相互耦合作用形成等离子激元；
所述二维层状材料界面修饰层6中的极性二维层状材料为J-TMD，通过其本征极性促进界面载流子传输和分离，提高探测器响应速度；
所述源电极7位于第二氧化镓沟道层5上的一端，金属漏电极8位于二维层状材料界面修饰层6上与源电极7相对的一端。
本发明提出的制备上述氧化镓日盲紫外探测器的方法，包括如下步骤：
步骤1：选用蓝宝石作为衬底材料，并对其进行预处理，得到预处理后的衬底；
步骤2：制备第一氧化镓沟道层：
在预处理的后的蓝宝石衬底上通过金属有机化合物化学气相淀积(MOCVD)生长厚度为150～200nm的第一氧化镓沟道层。
步骤3：制备由金属纳米颗粒修饰的石墨烯层：
采用化学气相沉积(CVD)技术在Cu基上生长得到石墨烯，用PMMA光刻胶对所述石墨烯进行保护，将带有石墨烯的Cu基底浸泡于FeCl3溶液中进行腐蚀去Cu，之后将腐蚀干净后的石墨烯转移至所述氧化镓层的上表面，并用丙酮对PMMA光刻胶进行清洗去除，得到石墨烯层，最后在该石墨烯层上铺设金属纳米结构层；
步骤4：制备第二氧化镓沟道层：
使用步骤2所述方法在金属纳米颗粒修饰的石墨烯层上生长第二氧化镓沟道层；
步骤5：制备极性J-TMD插入层单层MoSSe界面修饰层：
采用流量为15～20sccm的氩气对管式炉的石英管和刚玉舟进行清洗，使用纯度大于99.5％的硫粉和MoO3粉，将预处理之后的蓝宝石衬底放入管式炉沉积区；硫粉置于管式炉进气端；MoO3粉置于管式炉中部的高温区，向石英管内通入纯度为99.99％的高纯度氩气，同时加热硫粉，通过CVD生成制备二维层状材料界面修饰层所需的TMDs材料即MoS2材料，并在之后缓慢冷却至室温；在100mtorr的压强下，采用流量为20scmm的氢等离子体剥离置换MoS2顶层硫原子20min，得到MoSH材料；将硒粉放置在管式炉中石英管上游加热，加热温度为130～240℃，通过氩气和氢气的混合气体的输送，与石英管中的MoSH材料在300～450℃的温度下发生替换效应1h，得到MoSSe；
步骤6：将制备好的单层MoSSe界面修饰层转移到氧化镓沟道层：
向石英管内通入氩气作为保护气体，排除石英管内的气体，取出衬底；使用湿法刻蚀去除衬底，并使用聚合物聚二甲基硅氧烷PDMS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA转印的方式将二维层状材料界面修饰层转移到第二氧化镓沟道层上，构成异质结结构；在转印后的二维层状材料界面修饰层上旋涂光刻胶，并使用掩模版与二维层状材料界面修饰层紧密接触，对准和曝光，显影后得到图案化的二维层状材料界面修饰层，并使用去离子水清洗掉残余的显影液；
步骤7：制备源电极、漏电极：
通过掩膜版，用热蒸镀方法在第二氧化镓沟道层上部的一端制备金属源电极，在极性J-TMD层上部与金属源电极相对的一端制备金属漏电极，完成整个器件的制备。
与现有的技术相比，本发明具有如下优点：
第一、由于本发明采用的界面修饰层为典型的二维层状材料，克服了传统的金属与氧化镓沟道层直接接触影响接触特性且接触电阻较大的问题，使得本发明的日盲紫外探测器具有较低的电极接触电阻，从而有效提高了载流子的注入效率。
第二、由于本发明采用非对称极性二维层状材料J-TMD，在加快光生载流子输运速度的同时减少了光生载流子的复合，从而显著改善了紫外探测器的暗电流和响应速度。
第三、由于本发明采用金属纳米颗粒修饰的石墨烯插层，从而促进光吸收与载流子向上扩散，从而显著提高紫外探测器的光响应速度和量子效率。
附图说明
图1为本发明中探测器的结构示意图；
图2为本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。
实施例一：
参照图1，对本发明提出的具有石墨烯和极性J-TMD插入层的氧化镓日盲紫外探测器做进一步的描述。
本发明提出的氧化镓日盲紫外探测器，自下而上依次包括：衬底1、第一氧化镓沟道层2、石墨烯层3、金属纳米结构层4和第二氧化镓沟道层5，还包括位于第二氧化镓沟道层5上表面的二维层状材料界面修饰层6和源电极7，位于二维层状材料界面修饰层6上表面的漏电极8；
所述石墨烯层3是金属纳米结构层4修饰的单层、双层或者多层石墨烯；本发明中石墨烯层3采用被金属纳米结构层4修饰过的石墨烯，是为了提高载流子迁移率和光吸收能力，从而进一步提高紫外探测器的响应度和响应速度水平；
所述金属纳米结构层4是在石墨烯薄膜层之上结合石墨烯六方结构特征平铺的周期网格排列的金属纳米颗粒，其金属纳米颗粒之间以及与与石墨烯之间通过相互耦合作用形成等离子激元；
所述二维层状材料界面修饰层6中的极性二维层状材料为J-TMD，通过其本征极性促进界面载流子传输和分离，提高探测器响应速度；
所述源电极7位于第二氧化镓沟道层5上的一端，金属漏电极8位于二维层状材料界面修饰层6上与源电极7相对的一端。
在本实施例中优选采用厚度为100～200nm蓝宝石衬底，所述第一、第二氧化镓沟道层厚度均为150～200nm；所述源漏电极分别采用Au、Al和Ti/Au中的任意一种金属或合金，厚度为100～150nm；所述二维层状材料界面修饰层的厚度为0.9～1.2nm。
实施例二：
参照图2，对本发明提出的具有石墨烯和极性J-TMD插入层的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法做进一步的描述。
本发明提出的制备上述氧化镓日盲紫外探测器的方法，包括如下步骤：
步骤1：选用蓝宝石作为衬底材料，并对其进行预处理，得到预处理后的衬底；所述预处理，是首先将选取的衬底材料放入丙酮溶液超声震荡清洗20min，再换取干净的无水乙醇震荡清洗20min，在确保表面油污与灰尘除净后，使用N2烘干，得到预处理后的衬底。
步骤2：制备第一氧化镓沟道层：
在预处理的后的蓝宝石衬底上通过MOCVD生长厚度为150～200nm的第一氧化镓沟道层。所述的金属有机化合物化学气相淀积，其工艺条件如下：反应温度为500～700℃，有机源的流量为15～25sccm，载气的流量为10～20sccm。
步骤3：制备由金属纳米颗粒修饰的石墨烯层：
采用CVD技术在Cu基上生长得到石墨烯，用PMMA光刻胶对所述石墨烯进行保护，将带有石墨烯的Cu基底浸泡于FeCl3溶液中进行腐蚀去Cu，之后将腐蚀干净后的石墨烯转移至所述氧化镓层的上表面，并用丙酮对PMMA光刻胶进行清洗去除，得到石墨烯层，最后在该石墨烯层上铺设金属纳米结构层。所述的石墨烯层为单层、双层或多层的石墨烯层；金属纳米结构层是由在石墨烯层之上铺设的呈六边形周期网格分布的金纳米颗粒组成。
步骤4：制备第二氧化镓沟道层：
使用步骤2所述方法在金属纳米颗粒修饰的石墨烯层上生长第二氧化镓沟道层；
步骤5：制备极性J-TMD插入层单层MoSSe界面修饰层：
采用流量为15～20sccm的氩气对管式炉的石英管和刚玉舟进行清洗，使用纯度大于99.5％的硫粉和MoO3粉，将预处理之后的蓝宝石衬底放入管式炉沉积区；硫粉置于管式炉进气端；MoO3粉置于管式炉中部的高温区，向石英管内通入纯度为99.99％的高纯度氩气，同时加热硫粉，通过CVD生成制备二维层状材料界面修饰层所需的TMDs材料即MoS2材料，并在之后缓慢冷却至室温；在100mtorr的压强下，采用流量为20scmm的氢等离子体剥离置换MoS2顶层硫原子20min，得到MoSH材料；将硒粉放置在管式炉中石英管上游加热，加热温度为130～240℃，通过氩气和氢气的混合气体的输送，与石英管中的MoSH材料在300～450℃的温度下发生替换效应1h，得到MoSSe。这里所述的化学气相淀积，其工艺条件如下：反应温度为750～800℃，升温速率为15～25℃/min，反应时间为达到炉温后10min，得到的TMDs材料厚度为0.9～1.2nm。
步骤6：将制备好的单层MoSSe界面修饰层转移到氧化镓沟道层：
向石英管内通入氩气作为保护气体，排除石英管内的气体，取出衬底；使用湿法刻蚀去除衬底，并使用聚合物聚二甲基硅氧烷PDMS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA转印的方式将二维层状材料界面修饰层转移到第二氧化镓沟道层上，构成异质结结构；在转印后的二维层状材料界面修饰层上旋涂光刻胶，并使用掩模版与二维层状材料界面修饰层紧密接触，对准和曝光，显影后得到图案化的二维层状材料界面修饰层，并使用去离子水清洗掉残余的显影液；
步骤7：制备源电极、漏电极：
通过掩膜版，用热蒸镀方法在第二氧化镓沟道层上部的一端制备金属源电极，在极性J-TMD层上部与金属源电极相对的一端制备金属漏电极，完成整个器件的制备。
实施例三：参照图2，本实施例提出的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法整体步骤同实施例二，现对其中部分参数及工艺条件进行具体设定，进一步描述本发明方法的实现过程。
制备蓝宝石衬底厚度为100nm；β-Ga2O3层厚度为150nm；极性J-TMD层为MoSSe材料，厚度为1nm；石墨烯层为金属纳米颗粒修饰的单层石墨烯层；电极采用Au金属，厚度为100nm的具有石墨烯和极性J-TMD插入层的氧化镓日盲紫外探测器。实现如下：
步骤1：预处理衬底。
选用厚度为100nm、大小为15mm×15mm的蓝宝石衬底，将其依次放入丙酮溶液超声震荡清洗20min，再换取干净的无水乙醇震荡清洗20min，确保表面油污与灰尘除净后用N2烘干；
步骤2：制备第一氧化镓沟道层。
2.1)以第一步蓝宝石作为衬底，使用纯度为99.99％的Ga2O3陶瓷靶材，使用纯度大于99.999％的高纯度Ar2作为溅射气体；
2.2)设置溅射的工作功率为150W，控制压强为0.5Pa。之后使用真空泵将生长室内的真空度抽至为8×10-4Pa以下后预溅射5min，去除靶材表面的杂质；
2.3)预溅射结束后，再正式溅射50min，获得150nm的第一氧化镓β-Ga2O3沟道层。
步骤3：制备并转移金属纳米颗粒修饰的石墨烯层。
采用CVD技术在Cu基上生长得到石墨烯，用PMMA光刻胶对所述石墨烯进行保护，将带有石墨烯的Cu基底浸泡于FeCl3溶液中进行腐蚀去Cu，之后将腐蚀干净后所述石墨烯转移至所述氧化镓表面层的表面，并用丙酮对PMMA光刻胶进行清洗去除，得到一个单层石墨烯层，最后铺设金属纳米结构层。
步骤4：制备氧化镓沟道层。
在金属纳米颗粒修饰的石墨烯层上生长氧化镓沟道层，操作方法与步骤2一致。
步骤5：制备极性J-TMD插入层单层MoSSe界面修饰层。
使用纯度大于99.5％的硫粉和MoO3粉，将预处理之后的蓝宝石衬底放入管式炉沉积区；硫粉置于管式炉进气端；MoO3粉置于管式炉中部的高温区，通入Ar2，将加热温度分别设定为180℃和780℃；当温度达到设定值后，保持15min，生长完毕后得到二维MoS2；在电感耦合等离子体装置(ICP)中使用温和氢气等离子体处理单层MoS2，设置射频功率为20W，氢气流量为20sccm，处理60s，将MoS2顶层的S原子用H原子替代形成MoSH单层；然后在不打开真空的情况下，预先放置好Se粉，温度设置为240℃，通入50sccmAr和5sccmH2，气压保持在50Pa，硒化时间为1h，得到MoSSe。
步骤6：将制备好的单层MoSSe界面修饰层转移到氧化镓沟道层。
在衬底上生长单层MoSSe后，先在其表面旋涂一层聚苯乙烯，然后放在热台上加热固化，固化后将其浸入浓度为40％的HF溶液5到10秒后拿出，接着将样品竖直且缓慢地浸入去离子水中，使聚苯乙烯薄膜脱离衬底。用第二步制备好的薄膜在去离子水中将这层聚苯乙烯薄膜捞起，使单层MoSSe转移到氧化镓沟道层上，用丙酮溶液溶解掉单层MoSSe上的聚苯乙烯；
步骤7：制备源电极、漏电极。
通过掩膜版，用热蒸镀方法在氧化镓沟道层上部的一端制备厚度为100nm的Au源电极，在极性J-TMD层上部与金属源电极相对的一端制备Au漏电极。
实施例四：参照图2，本实施例提出的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法整体步骤同实施例二和三，现对其中部分参数及工艺条件进行具体设定，现对其中部分参数及工艺条件进行具体设定，进一步描述本发明方法的实现过程。
制备蓝宝石衬底厚度为200nm；β-Ga2O3层厚度为180nm；极性J-TMD层为MoSSe材料，厚度为1nm；石墨烯层为多层石墨烯层；电极采用Al金属，厚度为120nm的具有石墨烯和极性J-TMD插入层的氧化镓日盲紫外探测器。实现如下：
步骤a：预处理衬底。
选用厚度为200nm、大小为15mm×15mm的蓝宝石衬底，依次将其放入丙酮溶液中超声清洗15min，再放入H2SO4：H3PO4为3：1的混合溶液中煮沸清洗10min，最后放入去离子水中清洗10min，反复3次，取出后使用N2吹干。
步骤b：制备氧化镓沟道层。
将预处理之后的蓝宝石衬底放入生长室中，采用与实施例三步骤2相同的工艺条件，将正式溅射时间调整为60min，在衬底上溅射生长厚度为180nm的β-Ga2O3层。
步骤c：制备并转移两个单层石墨烯层。
3a)采用CVD技术在Cu基上生长得到石墨烯，用PMMA光刻胶对所述石墨烯进行保护，将带有石墨烯的Cu基底浸泡于FeCl3溶液中进行腐蚀去Cu，之后将腐蚀干净后所述石墨烯转移至所述氧化镓表面层的表面，并用丙酮对PMMA光刻胶进行清洗去除，得到一个单层石墨烯层；
3b)重复步骤3a)多次，组合得到双层石墨烯层。
步骤d：制备氧化镓沟道层。
在多层石墨烯层上生长氧化镓沟道层，操作方法与实施例三步骤2一致。
步骤e：制备极性J-TMD插入层单层MoSSe界面修饰层。
采用流量为20sccm的氩气对管式炉的石英管和刚玉舟进行清洗；再将大小为15nm×15nm蓝宝石衬底放置在石英管中心的刚玉舟上，并将纯度大于99.54％的硫粉放置在石英管的上游，将纯度大于99.5％的MoO3粉放置在管式炉中靠近中心的刚玉舟内；然后向石英管通入流量为100sccm的高纯度氩气，室压控制在40torr；在通入氩气的同时，以25℃/min的升温速率将中心炉温升到800℃，并将石英管上流硫粉的温度加热的150℃，在此温度基础上保温10min，得到二维MoS2材料，完成后，将石英管自然冷却至室温；将MoS2样品放置在石英管中心石英支架上，并在样品的上游位置放置等离子线圈，保证等离子线圈中心与样品的距离为10cm；再将石英管的底压抽至1mtorr，除去室内残留空气，样品保持室温；然后再100mtorr的压力下，采用流量为20sccm的氢等离子体剥离置换MoS2材料顶层硫原子20min，得到MoSH材料；保持石英管内真空的条件，在同一个管式炉内再进行H元素的替换效应，即使用磁铁将提前放置在等离子线圈上游末端的盛有硒粉的刚玉舟移到主炉的边缘，将硒粉加热到240℃，并使用流量分别为5sccm和65sccm的氢气和氩气混合气体作为载气通入石英管，使得压强保持在35torr，并以20℃/min的速率升温至450℃，保持1h；然后缓慢将至室温，得到硫替换之后厚度为1nm的极性Janus-MoSSe材料。
步骤f：将制备好的单层MoSSe界面修饰层转移到氧化镓沟道层。
本步骤的实施方法与实施例1的步骤6相同。
步骤g：制备源电极、漏电极。
通过掩膜版，用热蒸镀方法在氧化镓沟道层上部的一端制备厚度为120nm的Al源电极，在极性J-TMD层上部与金属源电极相对的一端制备Al漏电极。
实施例五：参照图2，本实施例提出的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法整体步骤同实施例二、三和四，现对其中部分参数及工艺条件进行具体设定，进一步描述本发明方法的实现过程。
制备蓝宝石衬底厚度为200nm；β-Ga2O3层厚度为200nm；极性J-TMD层为MoSSe材料，厚度为1nm；石墨烯层为多层石墨烯层；电极采用Ti/Au金属，厚度为150nm的具有石墨烯和极性J-TMD插入层的氧化镓日盲紫外探测器；实现如下：
步骤A：预处理衬底。
选用厚度为200nm、大小为15mm×15mm的蓝宝石衬底，依次将其放入丙酮溶液中超声清洗15min，再放入H2SO4：H3PO4为3：1的混合溶液中煮沸清洗10min，最后放入去离子水中清洗10min，反复3次，取出后使用N2吹干。
步骤B：制备氧化镓沟道层。
将预处理之后的蓝宝石衬底放入生长室中，采用与实施例三步骤2相同的工艺条件，将正式溅射时间调整为67min，在衬底上溅射生长厚度为200nm的β-Ga2O3层。
步骤C：制备并转移多层石墨烯层。
C1)采用CVD技术在Cu基上生长得到石墨烯，用PMMA光刻胶对所述石墨烯进行保护，将带有石墨烯的Cu基底浸泡于FeCl3溶液中进行腐蚀去Cu，之后将腐蚀干净后所述石墨烯转移至所述氧化镓表面层的表面，并用丙酮对PMMA光刻胶进行清洗去除，得到一个单层石墨烯层；
C2)重复步骤3a)两次，组合得到三层石墨烯层。
步骤D：制备氧化镓沟道层。
在多层石墨烯层上生长氧化镓沟道层，操作方法与实施例三的步骤2一致。
步骤E：制备极性J-TMD插入层单层MoSSe界面修饰层。
操作方法与实施例四中的步骤e一致。
步骤F：将制备好的单层MoSSe界面修饰层转移到氧化镓沟道层。
本步骤的实施方法与实施例三的步骤6相同。
步骤G：制备源电极、漏电极。
通过掩膜版，用热蒸镀方法在氧化镓沟道层上部的一端制备厚度为150nm的Ti/Au源电极，在极性J-TMD层上部与金属源电极相对的一端制备Ti/Au漏电极。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。
以上所述仅为本发明的几个较佳实施例而已，并不用以限制本发明，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有石墨烯和极性J-TMD插入层的氧化镓日盲紫外探测器，其特征在于，自下而上依次包括：衬底(1)、第一氧化镓沟道层(2)、石墨烯层(3)、金属纳米结构层(4)和第二氧化镓沟道层(5)，还包括位于第二氧化镓沟道层(5)上表面的二维层状材料界面修饰层(6)和源电极(7)，位于二维层状材料界面修饰层(6)上表面的漏电极(8)；
所述石墨烯层(3)是金属纳米结构层(4)修饰的单层、双层或者多层石墨烯；
所述金属纳米结构层(4)是在石墨烯薄膜层之上结合石墨烯六方结构特征平铺的周期网格排列的金属纳米颗粒，其金属纳米颗粒之间以及与与石墨烯之间通过相互耦合作用形成等离子激元；
所述二维层状材料界面修饰层(6)中的极性二维层状材料为J-TMD，通过其本征极性促进界面载流子传输和分离，提高探测器响应速度；
所述源电极(7)位于第二氧化镓沟道层(5)上的一端，金属漏电极(8)位于二维层状材料界面修饰层(6)上与源电极(7)相对的一端。
2.根据权利要求1所述的氧化镓日盲紫外探测器，其特征在于：所述衬底(1)采用蓝宝石衬底，其厚度为100～200nm；所述氧化镓沟道层(2，5)厚度均为150～200nm；所述源漏区电极(7，8)分别采用Au、Al和Ti/Au中的任意一种金属或合金，厚度为100～150nm；所述二维层状材料界面修饰层(6)的厚度为0.9～1.2nm。
3.一种具有石墨烯和极性J-TMD插入层的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：选用蓝宝石作为衬底材料，并对其进行预处理，得到预处理后的衬底；
步骤2：制备第一氧化镓沟道层：
在预处理的后的蓝宝石衬底上通过化学气相淀积生长厚度为150～200nm的第一氧化镓沟道层。
步骤3：制备由金属纳米颗粒修饰的石墨烯层：
采用CVD技术在Cu基上生长得到石墨烯，用PMMA光刻胶对所述石墨烯进行保护，将带有石墨烯的Cu基底浸泡于FeCl3溶液中进行腐蚀去Cu，之后将腐蚀干净后的石墨烯转移至所述氧化镓层的上表面，并用丙酮对PMMA光刻胶进行清洗去除，得到石墨烯层，最后在该石墨烯层上铺设金属纳米结构层；
步骤4：制备第二氧化镓沟道层：
使用步骤2所述方法在金属纳米颗粒修饰的石墨烯层上生长第二氧化镓沟道层；
步骤5：制备极性J-TMD插入层单层MoSSe界面修饰层：
采用流量为15～20sccm的氩气对管式炉的石英管和刚玉舟进行清洗，使用纯度大于99.5％的硫粉和MoO3粉，将预处理之后的蓝宝石衬底放入管式炉沉积区；硫粉置于管式炉进气端；MoO3粉置于管式炉中部的高温区，向石英管内通入纯度为99.99％的高纯度氩气，同时加热硫粉，通过化学气相淀积生成制备二维层状材料界面修饰层所需的TMDs材料即MoS2材料，并在之后缓慢冷却至室温；在100mtorr的压强下，采用流量为20scmm的氢等离子体剥离置换MoS2顶层硫原子20min，得到MoSH材料；将硒粉放置在管式炉中石英管上游加热，加热温度为130～240℃，通过氩气和氢气的混合气体的输送，与石英管中的MoSH材料在300～450℃的温度下发生替换效应1h，得到MoSSe；
步骤6：将制备好的单层MoSSe界面修饰层转移到氧化镓沟道层：
向石英管内通入氩气作为保护气体，排除石英管内的气体，取出衬底；使用湿法刻蚀去除衬底，并使用聚合物聚二甲基硅氧烷PDMS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA转印的方式将二维层状材料界面修饰层转移到第二氧化镓沟道层上，构成异质结结构；在转印后的二维层状材料界面修饰层上旋涂光刻胶，并使用掩模版与二维层状材料界面修饰层紧密接触，对准和曝光，显影后得到图案化的二维层状材料界面修饰层，并使用去离子水清洗掉残余的显影液；
步骤7：制备源电极、漏电极：
通过掩膜版，用热蒸镀方法在第二氧化镓沟道层上部的一端制备金属源电极，在极性J-TMD层上部与金属源电极相对的一端制备金属漏电极，完成整个器件的制备。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤1中所述预处理，是首先将选取的衬底材料放入丙酮溶液超声震荡清洗20min，再换取干净的无水乙醇震荡清洗20min，在确保表面油污与灰尘除净后，使用N2烘干，得到预处理后的衬底。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤2中所述的化学气相淀积，其工艺条件如下：反应温度为500～700℃，有机源的流量为15～25sccm，载气的流量为10～20sccm。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤3中所述的石墨烯层为单层、双层或多层的石墨烯层；金属纳米结构层是由在石墨烯层之上铺设的呈六边形周期网格分布的金纳米颗粒组成。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤5中所述的化学气相淀积，其工艺条件如下：反应温度为750～800℃，升温速率为15～25℃/min，反应时间为达到炉温后10min，得到的TMDs材料厚度为0.9～1.2nm。
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