[發明專利]一種量子點/石墨烯光敏場效應管及其制備方法

無效

• 申請號: 201410130767.6
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103943713A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 張雅婷;王茂榕;宋效先;金露凡;王海艷
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書

1.一種量子點/石墨烯光敏場效應管，其特征在于該場效應管由最底層往上依次包括：

硅基襯底層，該層為N型或P型高摻雜單晶硅；

二氧化硅層，該層緊挨硅基襯底層上方；

石墨烯層，該層位于二氧化硅層上方；

電極層，該層在石墨烯層上方，中間留有溝道，溝道兩側的電極層分別為用作場效應管的源極和漏極；從源極和漏極引出導電線；

量子點層，該層位于石墨烯層上方，并處于電極層中間的溝道位置。

2.?如權利要求1所述的量子點/石墨烯光敏場效應管，其特征在于所述的硅基襯底層，厚度為3±0.5μm。

3.?如權利要求1所述的量子點/石墨烯光敏場效應管，其特征在于所述的二氧化硅層厚度為300±5nm。

4.?如權利要求1所述的量子點/石墨烯光敏場效應管，其特征在于所述的石墨烯層，為單層的石墨烯。

5.?如權利要求1所述的量子點/石墨烯光敏場效應管，其特征在于所述的電極層，通過蒸鍍方法獲得，電極厚度為200nm，電極材質可以相同或者不同，材質相同時源極和漏極可以互換使用。

6.?如權利要求1所述的量子點/石墨烯光敏場效應管，其特征在于所述的量子點層的有效區域在兩個電極之間，可以制備為單層量子點，也可以制備為多層量子點，因不同量子點的差異每層厚度在20±5nm。

7.?一種權利要求1所述量子點/石墨烯光敏場效應管的制備方法，其特征在于該方法包括：

第1、硅基襯底層和二氧化硅層的制備

所述的硅基襯底層和二氧化硅層的制備均采用現有成熟技術；

第2、石墨烯層的制備

單層石墨烯層采用濕法轉移的方法移植到第1步所述的二氧化硅層表面，具體方法如下：

步驟一，對生長在超薄銅箔表面的單層石墨烯用PMMA溶液進行保護，通過勻膠臺高速旋轉將PMMA涂覆在銅箔表面，形成PMMA/石墨烯/銅箔層結構對石墨烯進行保護；

步驟二，將PMMA/石墨烯/銅箔置于銅箔腐蝕液中，去除附著石墨烯層的銅箔；

步驟三，用去離子水沖洗PMMA/石墨烯/二氧化硅/硅基襯底層結構三次，去除銅箔腐蝕液殘留；

步驟四，在PMMA/石墨烯/二氧化硅/硅基襯底層表面滴加丙酮溶液5滴，10分鐘后用去離子水沖洗三次得到石墨烯/二氧化硅/硅基襯底層結構；

步驟五，石墨烯/二氧化硅/硅基襯底層結構在120℃下焙燒15-20分鐘；

第3、電極層，即源極和漏極電極的制備

所述電極層采用多源有機氣相沉積的方法制備而成，對于場效應管來講，源極和漏極可以為相同或者不同的金屬制備，材質相同時源極和漏極兩個電極可以互相轉換；具體制作過程如下：

蒸鍍腔初步抽低真空，當真空度達到102?Pa，系統自動進行分子泵抽真空，直到真空度值為3×10^-4Pa；逐步增加鎢舟電流，3分鐘調節一次，每次增加5~6A，同時觀察材料狀態變化；電流至125A并且金屬達到沸騰狀態以后，觀察石英晶體監測儀示數變化，當示數變化達到每秒10Hz時，迅速打開遮擋板，根據制膜厚度的要求，當監測儀的示數變化達到要求時，迅速關閉擋板；此時完成蒸鍍過程，電極厚度在200±5nm；當兩個電極材料為不同金屬時，需要采用單電極模板進行兩次電極蒸鍍工作，先進行低沸點金屬電極蒸鍍再進行高沸點電極蒸鍍；

第4、量子點層制備

該層采用層層覆蓋的方法進行制備，可以方便的控制層數及該層的厚度；

首先設定勻膠臺轉速為2000rpm-3000rpm；當轉速穩定后，取一滴量子點溶液滴于旋轉的第3步制備的器件上面，等待10秒到器件干燥，再依次滴三滴稀釋后的乙二硫醇溶液、兩滴乙腈溶液、兩滴甲苯溶液；

每滴完一滴均需等待10秒，待干燥后進行下一滴；

以上為單層量子點的制備過程，可以通過重復多次滴加的方法，來控制量子點層數及層的厚度，可以得到性能不一的場效應管。

8.?如權利要求7所述方法，其特征在于第2步的步驟一中用乙酸乙酯對PMMA進行稀釋，PMMA體積分數為5%。

9.?如權利要求7所述方法，其特征在于第2步的步驟二中銅箔腐蝕液稀釋比例為腐蝕液：去離子水=30:1，腐蝕液的容器底部放置二氧化硅/硅基襯底層，銅箔溶解在腐蝕液中形成PMMA/石墨烯/二氧化硅/硅基襯底層結構。