一种应变调控的室温超宽谱偏振探测器的制备方法

本发明涉及光电探测技术的，尤其涉及一种应变调控的室温超宽谱偏振探测器的制备方法。

背景技术：

1、偏振是光的重要信息之一。其中偏振探测可以将光强度信息从三维（振幅、光谱、空间）扩展到七维（振幅、光谱、空间、偏振度、方向角、椭偏率以及旋转方向），可显著提高目标探测和物体识别的准确度。传统的偏振光检测系统结构复杂，需要前置偏振片光阵列外加滤波器、放大电路以及复杂的解码算法来输出数字信息。这使得偏振系统体积庞大，限制了其小型化应用的需求。传统半导体光电转换器受限于自身的选择性跃迁，偏振探测器的工作波段通常非常有限。在单个器件中实现紫外-太赫兹室温偏振探测是偏振探测系统的核心技术，在宽谱偏振探测技术广阔市场前景的推动下，具有极大的发展空间。

2、目前实现紫外-太赫兹超宽谱偏振探测，主要利用铁电调制、热效应、场增强效应、光致栅压效应、窄带隙半导体等。上述方法除窄带隙半导体均受到外部环境限制，如温度、外加电场等，虽然窄带隙半导体可以实现紫外-太赫兹超宽谱偏振探测，但其暗电流过高，这限制了紫外-太赫兹超宽谱偏振探测器的发展。应变调控是实现窄带隙半导体带隙打开的一种重要方法，为降低暗电流提供了渠道。然而，上述探测器的制作通常是在刚性基底si/sio2上完成的，无法实现应变的调控。

3、例如公布号为cn115832108a的发明专利公开了一种栅极可调高灵敏偏振探测器的制备方法，包括衬底、第一金属电极、pdse2/wse2二维范德华异质结、石墨烯层、第二金属电极；衬底为sio2/si衬底；pdse2/wse2二维范德华异质结包括pdse2层、wse2层；pdse2层底面设于衬底顶面上；wse2层底面设有台阶，wse2层底面分别设于衬底顶面、pdse2层顶面上；石墨烯层底面设有台阶，石墨烯层底面分别设于衬底顶面、wse2层顶面上；第一金属电极底面设于pdse2层顶面上，第一金属电极与wse2层不接触；第二金属电极底面设于石墨烯层顶面上。该发明成本低廉、工艺简单，通过范德华异质结和栅极调控 ，有效地抑制了暗电流，大大提高了光灵敏度和响应速度。但是由于该发明直接在刚性基底sio2/si上完成制备，使该偏振探测器在实际应用在难以完成应变的调控。

4、此外，现有偏振探测的制备方法还存在干法转移中所使用的pdms直接与半导体材料接触，该问题会导致表面有机分子污染严重，探测器性能衰退明显。

技术实现思路

1、针对现有刚性基底制备方法不适合应变调控，pdms直接与半导体材料接触会带来大的表面污染的技术问题，本发明提出一种应变调控的室温超宽谱偏振探测器的制备方法，对光电转换材料表面污染率低、制备成本低且暗电流可以由应变控制。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种应变调控的室温超宽谱偏振探测器的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：在聚酰亚胺薄膜上利用原子层沉积技术沉积氧化铝薄膜，获得薄膜ⅰ；

4、s2：将六方氮化硼薄膜与pdms薄膜粘贴在一起，获得薄膜ⅱ；

5、s3：将薄膜ⅱ上的六方氮化硼薄膜转移至薄膜ⅰ的聚酰亚胺薄膜上，获得薄膜ⅲ；

6、s4：制备zrte5薄膜；

7、s5：将zrte5薄膜与薄膜ⅲ相结合，获得应变调控的光电转换器；

8、s6：利用热蒸镀工艺在聚酰亚胺薄膜两端的上侧从上到下依次沉积铬层与金层，获得沉积有金属叉指电极的光电转换器，即室温超宽谱偏振探测器。

9、步骤s1所述的聚酰亚胺薄膜厚度为25μm，沉积氧化铝薄膜的厚度为5-20nm。

10、步骤s2所述将六方氮化硼薄膜与pdms薄膜粘贴在一起的方法为：

11、s21：将块体六方氮化硼黏贴在nitto-spv224r胶带上，撕扯附着有六方氮化硼的nitto-spv224r胶带多次，获得厚度为4nm-20nm的六方氮化硼纳米薄片；

12、s22：将六方氮化硼纳米薄片的六方氮化硼面粘贴在pdms薄膜表面，得到薄膜ⅳ，并利用两个硬板夹持挤压薄膜ⅳ 24小时；

13、s23：取下软平板，撕去nitto-spv224r胶带，获得薄膜ⅱ。

14、步骤s3所述将薄膜ⅱ上的六方氮化硼薄膜转移至薄膜ⅰ的聚酰亚胺薄膜上的方法为：

15、s31：将薄膜ⅰ放置在二维转移平台上，聚酰亚胺薄膜面朝上；

16、s32：将薄膜ⅱ缓慢释放，使薄膜ⅱ的六方氮化硼面与薄膜ⅰ的聚酰亚胺薄膜面相接触，使六方氮化硼面与聚酰亚胺薄膜面粘贴在一起；

17、s33：利用二维转移平面对薄膜ⅰ与薄膜ⅱ加热至可缓慢将pdms薄膜抬起去除，得到薄膜ⅲ。

18、步骤s4所述制备zrte5薄膜的方法为：

19、s41：取新的pdms薄膜放置在硅片上，借助移液枪滴涂pva水溶液，并进行两次匀胶；

20、s42：将硅片放置在热台上加热，去除表面液态溶剂，pva水溶液在pdms薄膜表面形成平整的pva薄膜，得到pva/pdms薄膜；

21、s43：将块体zrte5黏贴在nitto-spv224r胶带上，多次撕扯附着有zrte5的nitto-spv224r胶带，直至获得厚度为300nm-700nm的zrte5薄膜。

22、所述pva水溶液的浓度为5%。

23、步骤s41所述进行两次匀胶的方法为：首先用1000-2000rpm的转速匀胶30-40s，升速500rpm/s，随后再次用1000-2000rpm的转速匀胶30-40s。

24、步骤s5所述将zrte5薄膜与薄膜ⅲ相结合的方法为：

25、s51：将zrte5薄膜对准薄膜ⅲ放置，使zrte5薄膜的zrte5面与薄膜ⅲ的六方氮化硼面相接触黏贴；

26、s52：对黏贴为一体的zrte5薄膜和薄膜ⅲ先升温至75-80℃，并持续时间为2-5分钟后降温至40-50℃，缓慢将pdms薄膜抬起去除，得到薄膜ⅴ；（原权9与s52合并）

27、s53：将薄膜ⅴ放置在60-70℃的去离子水中浸泡15分钟，去除薄膜ⅴ上的pva，获得应变调控的光电转换器。

28、步骤s6所述金属叉指电极包括从上到下依次分布的金层与铬层，铬层设置在聚酰亚胺薄膜顶部，zrte5薄膜和六方氮化硼薄膜均与金属叉指电极相连接。

29、应变调控的室温超宽谱偏振探测器包括zrte5薄膜、六方氮化硼薄膜、聚酰亚胺薄膜和两个金属叉指电极，zrte5薄膜、六方氮化硼薄膜和聚酰亚胺薄膜从上到下依次设置，两个金属叉指电极分别设置在聚酰亚胺薄膜顶部两侧，六方氮化硼薄膜和聚酰亚胺薄膜的两侧分别与两个金属叉指电极相连接。

30、本发明的有益效果是：1、本发明应变调控的光电转换器制备工艺简单，该制备方法对光电转换材料表面污染率低、制备成本低且暗电流可以由应变控制；2、本发明制备的应变调控的光电转换器工作波段宽、载流子输运速度快，同时温度容忍度高、暗电流低，不仅可以实现强度探测，还可以实现偏振信息探测，可探测信息维度广。