一种具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器及其制备方法和应用

本发明属于光电探测器，具体地，涉及一种具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，基于二维材料的光电探测器因其原子级厚度、优异的电学性能以及可调控的光学特性而受到广泛关注。与传统体材料相比，二维材料具有较大的比表面积、较强的光-物质相互作用以及易于构筑范德华异质结等优势，在宽光谱光电探测领域展现出巨大潜力。其中，石墨烯凭借超高载流子迁移率和超宽带吸收特性实现了高速光探测，但其零带隙特性导致较高暗电流和较低光响应度；过渡金属二硫族化合物（tmds）具有可调带隙和较高开关比，可实现高灵敏度光探测。尽管二维材料光电探测器在响应速度、探测波段和器件集成方面取得了显著进展，但仍面临暗电流较高、载流子复合严重以及自供电性能不足等问题。因此，通过构建二维范德华异质结和引入拓扑量子材料等方式提升载流子分离效率和光电转换性能，已成为当前高性能光电探测器研究的重要方向。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明的首要目的是提供一种具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器，该光电探测器包括sio2/si衬底及设置其上的mote2纳米片和tairte4纳米片，可同时实现多级调控和逻辑运算。

2、本发明另一目的在于提供上述具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器的制备方法。

3、本发明再一目的在于提供上述具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器的应用。

4、本发明的目的通过下述技术方案来实现：

5、一种具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器，包括sio2/si衬底及设置在其上的mote2/tairte4异质结，所述mote2/tairte4异质结为mote2纳米片和tairte4纳米片呈十字交叉的重叠区域，分别在mote2/tairte4异质结不重叠的mote2纳米片的任意一端上设置源极，在tairte4纳米片的任意一端上设置漏极，栅极设置于sio2/si衬底的si层上。

6、优选地，所述mote2纳米片的厚度为10~15 nm，所述tairte4纳米片的厚度为20~25nm。

7、优选地，所述源极和漏极均为au，au的厚度为45~55 nm。

8、所述的具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

9、s1.采用机械剥离法分别剥离出mote2纳米片和tairte4纳米片置于载玻片上；

10、s2.采用机械剥离法在sio2/si衬底上设置mote2纳米片，mote2纳米片与sio2/si衬底的sio2层接触；

11、s3.采用pva转移法将tairte4纳米片转移至mote2纳米片上呈十字结构（mote2纳米片和tairte4纳米片夹角呈90°），在sio2/si衬底上制得mote2/tairte4异质结；

12、s4.分别在mote2/tairte4异质结不重叠的mote2纳米片的任意一端上设置源极，在tairte4纳米片的任意一端上设置漏极，在sio2/si衬底的si层设置栅极；然后在惰性气体中100~150℃退火，制得具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器。

13、优选地，步骤s4中所述退火的时间为40~45 min。

14、所述的具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器在光电探测或通信领域中的应用。

15、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

16、1.本发明通过构建基于tairte4/mote2异质结的光电探测器，其中tairte4具有各向异性、高迁移率、良好的光响应等优势， mote2具有双极性的二维材料。该光电探测器有两部分功能，一部分是基于mote2的双极性做的栅压调控功能，另一部分是基于tairte4的各向异性，通过不同偏振角度进行三部分的栅压调控。tairte4/mote2异质结的光电探测器实现了高灵敏偏振光探测和栅压可调光电响应，展现出优异的偏振选择特性；实现了简单的逻辑运算功能。利用tairte4的拓扑各向异性和异质结内建电场实现高效光生载流子分离与输运，在偏振成像、光信息处理、安全光通信及智能集成光电子系统等领域具有广阔的应用前景。

17、2.本发明通过在底栅上施加不同的电压脉冲，在光电探测器上施加不同的光功率和偏振角度。将底栅、光信号作为两个逻辑输入端，通道电流为逻辑输出端，该光电探测器为光电逻辑门，至少实现4种状态的多级存储功能。

1.一种具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器，其特征在于，所述光电探测器包括sio2/si衬底及设置在其上的mote2/tairte4异质结，所述mote2/tairte4异质结为mote2纳米片和tairte4纳米片呈十字交叉的重叠区域，分别在mote2/tairte4异质结不重叠的mote2纳米片的任意一端上设置源极，在tairte4纳米片的任意一端上设置漏极，栅极设置于sio2/si衬底的si层上。

2.根据权利要求1所述的具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器，其特征在于，所述mote2纳米片的厚度为10~15 nm，所述tairte4纳米片的厚度为20~25 nm。

3.根据权利要求1所述的具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器，其特征在于，所述源极和漏极均为au，au的厚度为45~55 nm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5. 根据权利要求4所述的具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤s4中所述退火的时间为40~45 min。

6.权利要求1-3任一项所述的具有栅压调控和加密通信功能的光电探测器在光电探测或通信领域中的应用。