[發明專利]一種石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 201510021262.0
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104617180B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 林時勝;吳志乾;徐志娟;李曉強;王朋;章盛嬌;鐘匯凱;徐文麗;陳紅勝
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L31/102
• 分類號: H01L31/102;H01L31/0352;H01L31/02;H01L31/0296;H01L31/028;H01L31/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及一種紫外探測器及其制造方法，尤其是石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器及其制造方法，屬于光電探測技術領域。

背景技術

紫外探測技術是一種廣泛應用的軍民兩用技術，它既可以用于火焰監測、太陽輻射測量、紫外光源控制和電弧探測等民用方面，也可以用于紫外報警，紫外通訊、紫外制導和紫外干擾等領域。目前廣泛應用的紫外探測器是光電倍增管，雖然其探測靈敏度高，但體積大、功耗高并且設備昂貴。另一方面，隨著集成光電子技術的發展，人們迫切需要開發體積小，低功耗，高集成度的紫外探測器。

石墨烯自2004年被發現以來，便以其高載流子遷移率，高可見光透射率、高電導率、高熱導率及高楊氏模量等性質引起了人們的極大關注。這些獨特的電學和光學性質使石墨烯在光電子領域有著極大的應用潛力。目前，已有研究者利用石墨烯制備出超快光電探測器，但由于石墨烯對可見光吸收只有2.3%，因此制得的探測器響應度不高。與此同時，氧化鋅作為一種寬禁帶直接帶隙半導體，禁帶寬度（3.3eV）與目前商用紫外探測器采用的GaN材料的禁帶寬度（3.37eV）相近。但ZnO相比GaN其儲量高，價格低廉。基于石墨烯與氧化鋅肖特基結的紫外探測器已經被制備出來，但器件的漏電流較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種響應度高，制備工藝簡單的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器及其制備方法。

本發明的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器，自下而上依次有背面電極、氧化鋅層、氮化硼層、石墨烯層和正面電極。

上述的紫外探測器中，所述的氧化鋅層可以為p型或者n型摻雜的氧化鋅。

所述的氮化硼層中的氮化硼通常為1-20層。

所述的石墨烯層中的石墨烯通常為1-10層。

所述的背面電極可以是金、鈀、銀、鈦、鉻和鎳中的一種或者幾種的復合電極。

所述的正面電極可以是金、鈀、銀、鈦、鉻和鎳中的一種或者幾種的復合電極。

制備上述的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器的方法，其特征在于包括如下步驟：

1）在潔凈的n型或p型摻雜氧化鋅的一面制作背面電極；

2）將原子層為1-20層的氮化硼轉移至上述潔凈的n型或p型摻雜氧化鋅的另一面上；

3）將原子層數為1-10層的石墨烯轉移至步驟2）所得的氮化硼層上；

4）在上述石墨烯層上制作正面電極。

本發明與背景技術相比具有的有益效果是：本發明采用石墨烯/氮化硼/氧化鋅三層特殊結構，獲得的紫外探測器體積小，具有較高的紫外響應度，此外，采用在石墨烯與氧化鋅之間引入六方氮化硼絕緣層，可以有效的減小器件的漏電流，本發明的方法工藝簡單，成本較低。

附圖說明：

圖1為石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器結構示意圖；

圖2為石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器的暗態IV曲線圖；

圖3為石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器在紫外光照下的IV曲線圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。

參照圖1，本發明的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器自下而上依次有背面電極1、氧化鋅層2、氮化硼層3、石墨烯層4和正面電極5。

實施例1：

1）在潔凈的p型摻雜的ZnO體單晶一面利用電子束蒸發法沉積金電極；

2）將得到的樣品依次浸入去離子水、丙酮和異丙醇中進行表面清洗，以去除制備電極過程中ZnO表面的沾污；

3）將7層氮化硼轉移至上述清洗干凈的氧化鋅單晶片的另一面上；

4）將單層石墨烯轉移至上述氮化硼層上；

5）在石墨烯上利用熱蒸發工藝沉積銀電極，得到石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器。

本例制得的紫外探測器在暗態和紫外光照下的IV曲線圖分別如圖2、圖3所示，可以看出，在無紫外光照情況下，反偏電流較小，而在紫外光照情況下，反偏電流獲得3個數量級的增加，因此當器件在反偏工作條件下可以獲得非常優異的紫外探測性能。

實施例2：

1）在潔凈的n型摻雜的ZnO體單晶片的一面利用電子束蒸發法沉積鈀電極；

2）將得到的樣品依次浸入去離子水，丙酮和異丙醇中進行表面清洗，以去除制備電極過程中ZnO表面的沾污；

3）將14層氮化硼轉移至上述經過清洗干凈的氧化鋅單晶片的另一面上；

4）將2層石墨烯轉移至上述的氮化硼層上；