CN116314386A - 混维范德瓦尔斯异质结光电探测器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了混维范德瓦尔斯异质结光电探测器及其制备方法，其中，混维范德瓦尔斯异质结光电探测器包括：氧化硅片，具有衬底电极层以及衬底介电层；Bi2O2Se纳米线，位于衬底介电层的上方；二维过渡金属硫属化物层，位于Bi2O2Se纳米线的上方；漏电极，位于衬底介电层和Bi2O2Se纳米线的上方，以及源电极，位于衬底介电层和二维过渡金属硫属化物层的上方。本申请构筑了II型能带排列结构，提升了混维光电探测器的光响应时间并具有在无外加电压下可以工作的特点，同时，发挥了一维纳米线长轴相对于短轴具有超高的载流子迁移能力，使得混维光电探测器具有偏振敏感的特性；Bi2O2Se纳米线具有快速传输载流子的能力，构筑的II型能带排列结构可以在零偏压下工作，降低了功耗。
Description
技术领域
本发明涉及光电探测器领域，具体涉及混维范德瓦尔斯异质结光电探测器及其制备方法。
背景技术
光电探测器是将光信号转化为电信号的一种器件，在导航、图像传感、光学通信和光开关中的独特应用而越来越受到关注。
传统的偏振光电探测器往往结构复杂，高成本、大体积和复杂的结构系统阻碍了下一代光电器件的小型化和集成化。目前偏振光电探测器往往依靠硅、锗等三维材料进行探测器层的制备，硅、锗是间接带隙半导体，构建的片上光电探测器具有高功耗、结构复杂的特点。此外，每层材料的生长都需要考虑晶格匹配的影响。
发明内容
本发明针对上述问题，克服至少一个不足，提出了混维范德瓦尔斯异质结光电探测器及其制备方法。
本发明采取的技术方案如下：
一种混维范德瓦尔斯异质结光电探测器，包括：
氧化硅片，具有衬底电极层以及衬底介电层；
Bi2O2Se纳米线，位于所述衬底介电层的上方；
二维过渡金属硫属化物层，位于所述Bi2O2Se纳米线的上方；
漏电极，位于衬底介电层和Bi2O2Se纳米线的上方，以及
源电极，位于衬底介电层和二维过渡金属硫属化物层的上方。
本申请通过一维的Bi2O2Se纳米线与二维过渡金属硫属化物层构筑了II型能带排列结构，提升了混维光电探测器的光响应时间并具有在无外加电压下可以工作的特点，同时，发挥了一维纳米线长轴相对于短轴具有超高的载流子迁移能力，使得混维光电探测器具有偏振敏感的特性；Bi2O2Se纳米线具有快速传输载流子的能力，以及构筑II型能带排列结构使混维光电探测器可以在零偏压下工作，相对于传统的偏振光电探测器而言，降低了功耗。
本申请混维范德华尔斯异质结光电探测器具有较大的开关比、快速的光响应时间、高光灵敏，二向色比在2.1左右。
于本发明其中一实施例中，所述衬底介电层为二氧化硅层，所述衬底电极层为p掺杂硅层。
实际运用时，二氧化硅层的厚度在80～300nm。
于本发明其中一实施例中，所述二维过渡金属硫属化物层为MoS2、WS2、WSe2和MoSe2，厚度在1～100nm。
本申请还公开了一种混维范德瓦尔斯异质结光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
(1)提供氧化硅片，所述氧化硅片具有衬底电极层以及衬底介电层，通过化学气相沉积方法在云母片上沉积生长Bi2O2Se纳米线，并通过湿法转移，将Bi2O2Se纳米线转移到氧化硅片的衬底介电层上；
(2)将二维过渡金属硫属化物层转移至Bi2O2Se纳米线的上方；
(3)使用光刻机和电子束，在衬底介电层和Bi2O2Se纳米线的上方形成漏电极，在衬底介电层和二维过渡金属硫属化物层的上方形成源电极，得到预处理器件；
(4)将预处理器件进行退火处理，得到混维范德瓦尔斯异质结光电探测器。
本申请的制备方法过程简单，成本低廉，技术成熟，非常有利于商业化的推广。
于本发明其中一实施例中，所述步骤(1)中，沉积生长Bi2O2Se纳米线的具体步骤为：以质量比例为2:1或3:1的Bi2O3和Bi2Se3作为生长前驱体，将Bi2O3放置在管式炉的加热区中央，将Bi2Se3放置在Bi2O3的上游22cm处，将云母衬底放置在Bi2O3的下游24cm处，管式炉的加热温度为690℃～720℃，以氩气作为载气，流速为200sccm，沉积生长时间在120min～200min，在云母衬底上生长得到Bi2O2Se纳米线。
于本发明其中一实施例中，所述步骤(1)中，湿法转移的具体步骤为：
将生长有Bi2O2Se纳米线的云母片固定在匀胶机上，滴上聚苯乙烯甲苯溶液，并旋涂；
旋涂完成后放到加热台烘干定型，形成聚苯乙烯薄膜；
将覆盖有聚苯乙烯薄膜的云母片泡入去离子水中，刮边处理后，使聚苯乙烯薄膜漂浮在去离子水面上，然后用干净的氧化硅片将聚苯乙烯薄膜捞出，使聚苯乙烯薄膜留在氧化硅片的衬底介电层上；
用无尘纸吸去多余的水分，烘干后泡入甲苯溶液中去除表面的聚苯乙烯薄膜。
于本发明其中一实施例中，所述步骤(2)的具体步骤为：
A.通过胶带，将剥离的二维过渡金属硫属化物层贴紧到洗净的衬底上，获得带二维过渡金属硫属化物层的纳米片；
B.将聚乙烯醇的水溶液滴加到载玻片的PDMS薄膜上，用载玻片刮去多余PVA的水溶液，在加热台上加热后在PDMS薄膜上制得PVA薄膜；
C.在转移平台上将PVA薄膜贴附在纳米片的二维过渡金属硫属化物层上，移除PDMS薄膜，加热冷却后得到使PVA薄膜和二维过渡金属硫属化物层相结合，得到复合膜；
D.利用二维材料转移平台以及显微镜的对准功能，将二维过渡金属硫属化物层与氧化硅片上的Bi2O2Se纳米线进行贴合；
E.将步骤D得到的结构放到50～60℃去离子水中，PVA膜完全溶解后，二维过渡金属硫属化物层位于Bi2O2Se纳米线的上方，取出后用氮气枪吹干，得到混维范德华尔斯异质结。
实际运用时，步骤A中的衬底可以为SiO2衬底或Si衬底。
于本发明其中一实施例中，述衬底介电层为二氧化硅层，所述衬底电极层为p掺杂硅层。
于本发明其中一实施例中，所述二维过渡金属硫属化物层为MoS2、WS2、WSe2和MoSe2，厚度在1～100nm。
于本发明其中一实施例中，所述退火处理的具体步骤为：将预处理器件放置在真空或者氩气氛围下以150℃退火10min～15min。
本发明的有益效果是：本申请通过一维的Bi2O2Se纳米线与二维过渡金属硫属化物层构筑了II型能带排列结构，提升了混维光电探测器的光响应时间并具有在无外加电压下可以工作的特点，同时，发挥了一维纳米线长轴相对于短轴具有超高的载流子迁移能力，使得混维光电探测器具有偏振敏感的特性；Bi2O2Se纳米线具有快速传输载流子的能力，以及构筑II型能带排列结构使混维光电探测器可以在零偏压下工作，相对于传统的偏振光电探测器而言，降低了功耗。
附图说明
图1是混维范德瓦尔斯异质结光电探测器剖视示意图；
图2是混维范德瓦尔斯异质结光电探测器立体结构示意图；
图3是化学气相沉积Bi2O2Se纳米线的示意图；
图4是混维范德华尔斯异质结光电探测器在635nm激光功率密度从暗态下到39.30mW/cm2变化下，在氧化硅衬底上的光电探测器的对数形式的Ids-Vds曲线；
图5是混维范德华尔斯异质结光电探测器在自驱动时，在不同光功率密度下的光开关曲线；
图6是混维范德华尔斯异质结光电探测器在自驱动下的光电流和光灵敏度随着光功率密度的变化曲线；
图7是混维范德华尔斯异质结光电探测器在635nm激光下自驱动时的比探测率以及外量子效率随着光功率密度的变化曲线；
图8是混维范德华尔斯异质结光电探测器对于圆偏振光的敏感程度图。
图中各附图标记为：
1、Bi2O2Se纳米线；2、二维过渡金属硫属化物层；3、衬底介电层；4、衬底电极层；5、漏电极；6、源电极。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合各附图，对本发明做详细描述。
实施例1
如图1和2所示，一种混维范德瓦尔斯异质结光电探测器，包括：
氧化硅片，具有衬底电极层4以及衬底介电层3；
Bi2O2Se纳米线1，位于衬底介电层3的上方；
二维过渡金属硫属化物层2，位于Bi2O2Se纳米线1的上方；
漏电极5，位于衬底介电层3和Bi2O2Se纳米线1的上方，以及
源电极6，位于衬底介电层3和二维过渡金属硫属化物层2的上方。
本申请通过一维的Bi2O2Se纳米线与二维过渡金属硫属化物层构筑了II型能带排列结构，提升了混维光电探测器的光响应时间并具有在无外加电压下可以工作的特点，同时，发挥了一维纳米线长轴相对于短轴具有超高的载流子迁移能力，使得混维光电探测器具有偏振敏感的特性；Bi2O2Se纳米线具有快速传输载流子的能力，以及构筑II型能带排列结构使混维光电探测器可以在零偏压下工作，相对于传统的偏振光电探测器而言，降低了功耗。
本申请混维范德华尔斯异质结光电探测器具有较大的开关比、快速的光响应时间、高光灵敏，二向色比在2.1左右。
于本实施例中，衬底介电层为二氧化硅层，衬底电极层为p掺杂硅层。实际运用时，二氧化硅层的厚度在80～300nm。
于本实施例中，Bi2O2Se纳米线的厚度为60nm。
于本实施例中，二维过渡金属硫属化物层为MoS2，厚度为80nm。实际运用时，还可以为WS2、WSe2或MoSe2，厚度在1～100nm。
本实施例还公开了一种混维范德瓦尔斯异质结光电探测器的制备方法，用于制备本实施例的混维范德瓦尔斯异质结光电探测器，包括以下步骤：
(1)提供氧化硅片，氧化硅片具有衬底电极层4以及衬底介电层3，通过化学气相沉积方法在云母片上沉积生长Bi2O2Se纳米线1，并通过湿法转移，将Bi2O2Se纳米线1转移到氧化硅片的衬底介电层3上；
(2)将二维过渡金属硫属化物层2转移至Bi2O2Se纳米线的上方；
(3)使用光刻机和电子束，在衬底介电层3和Bi2O2Se纳米线1的上方形成漏电极5，在衬底介电层3和二维过渡金属硫属化物层2的上方形成源电极5，得到预处理器件；
(4)将预处理器件进行退火处理，得到混维范德瓦尔斯异质结光电探测器。
本申请的制备方法过程简单，成本低廉，技术成熟，非常有利于商业化的推广。
如图3所示，于本实施例中，步骤(1)中，沉积生长Bi2O2Se纳米线的具体步骤为：以质量比例为2:1的Bi2O3和Bi2Se3作为生长前驱体(Bi2O3 200mg，Bi2Se3 100mg)，将Bi2O3放置在管式炉的加热区中央，将Bi2Se3放置在Bi2O3的上游22cm处，将云母衬底放置在Bi2O3的下游24cm处，管式炉的加热温度为700℃(实际运用时可以在690℃～720℃)，以氩气作为载气，流速为200sccm，沉积生长时间为180min(实际运用时可以为120min～200min)，在云母衬底上生长得到Bi2O2Se纳米线。
于本实施例中，步骤(1)中，湿法转移的具体步骤为：
将生长有Bi2O2Se纳米线的云母片固定在匀胶机上，滴上聚苯乙烯甲苯溶液(浓度为1.8g/20ml的聚苯乙烯/甲苯溶液)，并旋涂。旋涂方式为：先以速度500rpm/min，匀胶时间10s，再以转速2000rpm/min，匀胶时间30s。
旋涂完成后放到加热台烘干定型，烘干10min，形成聚苯乙烯薄膜；
将覆盖有聚苯乙烯薄膜的云母片泡入去离子水中，用镊子刮边处理后，使聚苯乙烯薄膜漂浮在去离子水面上，然后用干净的氧化硅片将聚苯乙烯薄膜捞出，使聚苯乙烯薄膜留在氧化硅片的衬底介电层上；
用无尘纸吸去多余的水分，在70℃烘干1h，然后泡入甲苯溶液24h，去除表面的聚苯乙烯薄膜。
于本实施例中，步骤(2)的具体步骤为：
A.通过胶带，将剥离的二维过渡金属硫属化物层贴紧到洗净的衬底上，获得带二维过渡金属硫属化物层的纳米片，本实施例中，二维过渡金属硫属化物层为MoS2，厚度为80nm；
B.将聚乙烯醇的水溶液滴加到载玻片的PDMS薄膜上，用载玻片刮去多余PVA的水溶液，在加热台上以50～60℃烘干5min，在PDMS薄膜上制得PVA薄膜；其中，聚乙烯醇的水溶液制备方式为：称取4g聚乙烯醇加入21ml去离子水中，磁力搅拌24h制得。
C.在转移平台上将PVA薄膜贴附在纳米片的二维过渡金属硫属化物层上，移除PDMS薄膜，以100℃加热15min，然后冷却至室温，使PVA薄膜和二维过渡金属硫属化物层相结合，得到复合膜；
D.将复合膜取下，利用二维材料转移平台以及显微镜的对准功能，将二维过渡金属硫属化物层与氧化硅片上的Bi2O2Se纳米线进行贴合；
E.将步骤D得到的结构放到50～60℃去离子水中加热，PVA膜完全溶解后，二维过渡金属硫属化物层位于Bi2O2Se纳米线的上方，取出后用氮气枪吹干，得到混维范德华尔斯异质结。
实际运用时，步骤A中的衬底可以为SiO2衬底或Si衬底。
于本实施例中，退火处理的具体步骤为：将预处理器件放置在真空或者氩气氛围下以150℃退火10min～15min。
实际运用时，步骤(3)可以采用现有的蒸镀工艺实施：通过涂覆光刻胶、光刻、显影，将材料进行图案化处理,制得光刻电极图案；通过电子束在光刻电极图案上热蒸发一层金属膜形成源电极和漏电极；在将热蒸镀后的器件浸泡丙酮，去除多余的光刻胶及贵金属膜，然后再依次浸泡在异丙醇、无水乙醇、去离子水中，去除残余的有机溶剂。
实际运用时，步骤(3)中，蒸镀的漏电极可以为Cr或Au，厚度为10nm或50nm；蒸镀的源电极可以为Cr或Au，厚度为10nm或50nm。
光电探测器的性能优劣可以通过以下几个指标进行评价：光响应度、比探测率、外量子效率。本发明通过一维的Bi2O2Se纳米线和二维过渡金属硫属化物层构筑了II型能带排列结构的混维范德华尔斯异质结光电探测器。本发明的混维范德瓦尔斯异质结光电探测器具有较大的开关比(～103)、快速的光响应时间(350μs/380μs)、高光灵敏(无外加电压下光响应R最大达656mA/W)，二向色比在2.1左右。
在光电测试中，选用波长为635nm的激发光照在混维范德华尔斯异质结沟道表面，如图4所示，可以得知当漏源电压为0V时，对应的最小电流的电压并不为零，表现出明显的自驱动特性，并且，光电探测器的光电流随着光功率密度的增加而增强；如图5所示，可以得知在自驱动下，光电流随着光功率密度的增大而增强，最大光开关比为103。如图6所示，可以得知光响应随光功率密度的增加而减小，器件在自驱动下最大光响应为656mA/W，说明该光电探测器具有良好的光电转换能力。如图7所示，可以得知光电探测器在自驱动的条件下器件的外量子效率为128％，探测度为1.96×1012Jones。如图8所示，可以得知，在635nm的激光照射Vds＝-0.8V下，光电探测器的二向色比为2.1，反映出光电探测器对偏振光的敏感特性。
实施例2
本实施例公开了一种混维范德瓦尔斯异质结光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
(1)提供氧化硅片，氧化硅片具有衬底电极层以及衬底介电层，通过化学气相沉积方法在云母片上沉积生长Bi2O2Se纳米线，并通过湿法转移，将Bi2O2Se纳米线转移到氧化硅片的衬底介电层上，Bi2O2Se纳米线的厚度为60nm；
(2)将二维过渡金属硫属化物层转移至Bi2O2Se纳米线的上方；
(3)使用光刻机和电子束，在衬底介电层和Bi2O2Se纳米线的上方形成漏电极，在衬底介电层和二维过渡金属硫属化物层的上方形成源电极，得到预处理器件；
(4)将预处理器件进行退火处理，得到混维范德瓦尔斯异质结光电探测器。
本申请的制备方法过程简单，成本低廉，技术成熟，非常有利于商业化的推广。
于本实施例中，步骤(1)中，沉积生长Bi2O2Se纳米线的具体步骤为：以质量比例为2:1的Bi2O3和Bi2Se3作为生长前驱体(Bi2O3100mg，Bi2Se350mg)，将Bi2O3放置在管式炉的加热区中央，将Bi2Se3放置在Bi2O3的上游22cm处，将云母衬底放置在Bi2O3的下游24cm处，管式炉的加热温度为720℃，以氩气作为载气，流速为200sccm，沉积生长时间为150min，在云母衬底上生长得到Bi2O2Se纳米线。
于本实施例中，步骤(1)中，湿法转移的具体步骤为：
将生长有Bi2O2Se纳米线的云母片固定在匀胶机上，滴上聚苯乙烯甲苯溶液(浓度为1.8g/20ml的聚苯乙烯/甲苯溶液)，并旋涂。旋涂方式为：先以速度500rpm/min，匀胶时间10s，再以转速2000rpm/min，匀胶时间30s。
旋涂完成后放到加热台烘干定型，烘干10min，形成聚苯乙烯薄膜；
将覆盖有聚苯乙烯薄膜的云母片泡入去离子水中，用镊子刮边处理后，使聚苯乙烯薄膜漂浮在去离子水面上，然后用干净的氧化硅片将聚苯乙烯薄膜捞出，使聚苯乙烯薄膜留在氧化硅片的衬底介电层上；
用无尘纸吸去多余的水分，在70℃烘干1h，然后泡入甲苯溶液24h，去除表面的聚苯乙烯薄膜。
于本实施例中，步骤(2)的具体步骤为：
A.通过胶带，将剥离的二维过渡金属硫属化物层贴紧到洗净的衬底上(衬底可以为SiO2衬底或Si衬底)，获得带二维过渡金属硫属化物层的纳米片，本实施例中，二维过渡金属硫属化物层为WS2，厚度为50nm；
B.将聚乙烯醇的水溶液滴加到载玻片的PDMS薄膜上，用载玻片刮去多余PVA的水溶液，在加热台上以50～60℃烘干5min，在PDMS薄膜上制得PVA薄膜；其中，聚乙烯醇的水溶液制备方式为：称取4g聚乙烯醇加入21ml去离子水中，磁力搅拌24h制得。
C.在转移平台上将PVA薄膜贴附在纳米片的二维过渡金属硫属化物层上，移除PDMS薄膜，以100℃加热15min，然后冷却至室温，使PVA薄膜和二维过渡金属硫属化物层相结合，得到复合膜；
D.将复合膜取下，利用二维材料转移平台以及显微镜的对准功能，将二维过渡金属硫属化物层与氧化硅片上的Bi2O2Se纳米线进行贴合；
E.将步骤D得到的结构放到50～60℃去离子水中加热，PVA膜完全溶解后，二维过渡金属硫属化物层位于Bi2O2Se纳米线的上方，取出后用氮气枪吹干，得到混维范德华尔斯异质结。
于本实施例中，退火处理的具体步骤为：将预处理器件放置在真空或者氩气氛围下以150℃退火10min～15min。
本实施例中，蒸镀的漏电极可以为Ti或Au，厚度为10nm或50nm；蒸镀的源电极可以为Ti或Au，厚度为10nm或50nm。
实施例3
本实施例公开了一种混维范德瓦尔斯异质结光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
(1)提供氧化硅片，氧化硅片具有衬底电极层以及衬底介电层，通过化学气相沉积方法在云母片上沉积生长Bi2O2Se纳米线，并通过湿法转移，将Bi2O2Se纳米线转移到氧化硅片的衬底介电层上，Bi2O2Se纳米线的厚度为60nm；
(2)将二维过渡金属硫属化物层转移至Bi2O2Se纳米线的上方；
(3)使用光刻机和电子束，在衬底介电层和Bi2O2Se纳米线的上方形成漏电极，在衬底介电层和二维过渡金属硫属化物层的上方形成源电极，得到预处理器件；
(4)将预处理器件进行退火处理，得到混维范德瓦尔斯异质结光电探测器。
本申请的制备方法过程简单，成本低廉，技术成熟，非常有利于商业化的推广。
于本实施例中，步骤(1)中，沉积生长Bi2O2Se纳米线的具体步骤为：以质量比例为3:1的Bi2O3和Bi2Se3作为生长前驱体(Bi2O3300mg，Bi2Se3100mg)，将Bi2O3放置在管式炉的加热区中央，将Bi2Se3放置在Bi2O3的上游22cm处，将云母衬底放置在Bi2O3的下游24cm处，管式炉的加热温度为690℃，以氩气作为载气，流速为200sccm，沉积生长时间为150min，在云母衬底上生长得到Bi2O2Se纳米线。
于本实施例中，步骤(1)中，湿法转移的具体步骤为：
将生长有Bi2O2Se纳米线的云母片固定在匀胶机上，滴上聚苯乙烯甲苯溶液(浓度为1.8g/20ml的聚苯乙烯/甲苯溶液)，并旋涂。旋涂方式为：先以速度500rpm/min，匀胶时间10s，再以转速2000rpm/min，匀胶时间30s。
旋涂完成后放到加热台烘干定型，烘干10min，形成聚苯乙烯薄膜；
将覆盖有聚苯乙烯薄膜的云母片泡入去离子水中，用镊子刮边处理后，使聚苯乙烯薄膜漂浮在去离子水面上，然后用干净的氧化硅片将聚苯乙烯薄膜捞出，使聚苯乙烯薄膜留在氧化硅片的衬底介电层上；
用无尘纸吸去多余的水分，在70℃烘干1h，然后泡入甲苯溶液24h，去除表面的聚苯乙烯薄膜。
于本实施例中，步骤(2)的具体步骤为：
A.通过胶带，将剥离的二维过渡金属硫属化物层贴紧到洗净的衬底上(衬底可以为SiO2衬底或Si衬底)，获得带二维过渡金属硫属化物层的纳米片，本实施例中，二维过渡金属硫属化物层为WSe2，厚度为20nm；
B.将聚乙烯醇的水溶液滴加到载玻片的PDMS薄膜上，用载玻片刮去多余PVA的水溶液，在加热台上以50～60℃烘干5min，在PDMS薄膜上制得PVA薄膜；其中，聚乙烯醇的水溶液制备方式为：称取4g聚乙烯醇加入21ml去离子水中，磁力搅拌24h制得。
C.在转移平台上将PVA薄膜贴附在纳米片的二维过渡金属硫属化物层上，移除PDMS薄膜，以100℃加热15min，然后冷却至室温，使PVA薄膜和二维过渡金属硫属化物层相结合，得到复合膜；
D.将复合膜取下，利用二维材料转移平台以及显微镜的对准功能，将二维过渡金属硫属化物层与氧化硅片上的Bi2O2Se纳米线进行贴合；
E.将步骤D得到的结构放到50～60℃去离子水中加热，PVA膜完全溶解后，二维过渡金属硫属化物层位于Bi2O2Se纳米线的上方，取出后用氮气枪吹干，得到混维范德华尔斯异质结。
于本实施例中，退火处理的具体步骤为：将预处理器件放置在真空或者氩气氛围下以150℃退火10min～15min。
实际运用时，步骤(3)中，蒸镀的漏电极可以为Cr或Au，厚度为10nm或50nm；蒸镀的源电极可以为Cr或Au，厚度为10nm或50nm。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种混维范德瓦尔斯异质结光电探测器，其特征在于，包括：
氧化硅片，具有衬底电极层以及衬底介电层；
Bi2O2Se纳米线，位于所述衬底介电层的上方；
二维过渡金属硫属化物层，位于所述Bi2O2Se纳米线的上方；
漏电极，位于衬底介电层和Bi2O2Se纳米线的上方，以及
源电极，位于衬底介电层和二维过渡金属硫属化物层的上方。
2.如权利要求1所述的混维范德瓦尔斯异质结光电探测器，其特征在于，所述衬底介电层为二氧化硅层，所述衬底电极层为p掺杂硅层。
3.如权利要求1所述的混维范德瓦尔斯异质结光电探测器，其特征在于，所述二维过渡金属硫属化物层为MoS2、WS2、WSe2和MoSe2，厚度在1～100nm。
4.一种混维范德瓦尔斯异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)提供氧化硅片，所述氧化硅片具有衬底电极层以及衬底介电层，通过化学气相沉积方法在云母片上沉积生长Bi2O2Se纳米线，并通过湿法转移，将Bi2O2Se纳米线转移到氧化硅片的衬底介电层上；
(2)将二维过渡金属硫属化物层转移至Bi2O2Se纳米线的上方；
(3)使用光刻机和电子束，在衬底介电层和Bi2O2Se纳米线的上方形成漏电极，在衬底介电层和二维过渡金属硫属化物层的上方形成源电极，得到预处理器件；
(4)将预处理器件进行退火处理，得到混维范德瓦尔斯异质结光电探测器。
5.如权利要求4所述的混维范德瓦尔斯异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，沉积生长Bi2O2Se纳米线的具体步骤为：以质量比例为2:1或3:1的Bi2O3和Bi2Se3作为生长前驱体，将Bi2O3放置在管式炉的加热区中央，将Bi2Se3放置在Bi2O3的上游22cm处，将云母衬底放置在Bi2O3的下游24cm处，管式炉的加热温度为690℃～720℃，以氩气作为载气，流速为200sccm，沉积生长时间在120min～200min，在云母衬底上生长得到Bi2O2Se纳米线。
6.如权利要求4所述的混维范德瓦尔斯异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，湿法转移的具体步骤为：
将生长有Bi2O2Se纳米线的云母片固定在匀胶机上，滴上聚苯乙烯甲苯溶液，并旋涂；
旋涂完成后放到加热台烘干定型，形成聚苯乙烯薄膜；
将覆盖有聚苯乙烯薄膜的云母片泡入去离子水中，刮边处理后，使聚苯乙烯薄膜漂浮在去离子水面上，然后用干净的氧化硅片将聚苯乙烯薄膜捞出，使聚苯乙烯薄膜留在氧化硅片的衬底介电层上；
用无尘纸吸去多余的水分，烘干后泡入甲苯溶液中去除表面的聚苯乙烯薄膜。
7.如权利要求4所述的混维范德瓦尔斯异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的具体步骤为：
A.通过胶带，将剥离的二维过渡金属硫属化物层贴紧到洗净的衬底上，获得带二维过渡金属硫属化物层的纳米片；
B.将聚乙烯醇的水溶液滴加到载玻片的PDMS薄膜上，用载玻片刮去多余PVA的水溶液，在加热台上加热后在PDMS薄膜上制得PVA薄膜；
C.在转移平台上将PVA薄膜贴附在纳米片的二维过渡金属硫属化物层上，移除PDMS薄膜，加热冷却后得到使PVA薄膜和二维过渡金属硫属化物层相结合，得到复合膜；
D.利用二维材料转移平台以及显微镜的对准功能，将二维过渡金属硫属化物层与氧化硅片上的Bi2O2Se纳米线进行贴合；
E.将步骤D得到的结构放到50～60℃去离子水中，PVA膜完全溶解后，二维过渡金属硫属化物层位于Bi2O2Se纳米线的上方，取出后用氮气枪吹干，得到混维范德华尔斯异质结。
8.如权利要求4所述的混维范德瓦尔斯异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，述衬底介电层为二氧化硅层，所述衬底电极层为p掺杂硅层。
9.如权利要求4所述的混维范德瓦尔斯异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，所述二维过渡金属硫属化物层为MoS2、WS2、WSe2和MoSe2，厚度在1～100nm。
10.如权利要求1所述的混维范德瓦尔斯异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，所述退火处理的具体步骤为：将预处理器件放置在真空或者氩气氛围下以150℃退火10min～15min。
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