[發(fā)明專利]一種P型石墨烯/N型鍺納米錐陣列肖特基結(jié)紅外光電探測器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510073797.2
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號(hào): CN104638049B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅林保;盧瑞;鄭坤;鄒宜峰;王先賀
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/108
• 分類號(hào): H01L31/108;H01L31/028;H01L31/18
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種P型石墨烯/N型鍺納米錐陣列肖特基結(jié)紅外光電探測器，其特征在于：以N型鍺基底(1)作為所述紅外光電探測器的基區(qū)，在所述N型鍺基底(1)的上表面的部分區(qū)域蒸鍍有絕緣層(2)，另一部分區(qū)域生長有N型鍺納米錐陣列(3)，且所述N型鍺納米錐陣列沿垂直于N型鍺基底上表面的方向生長；在所述絕緣層(2)和所述N型鍺納米錐陣列(3)的上方轉(zhuǎn)移有P型石墨烯薄膜(4)，使所述P型石墨烯薄膜一部分與絕緣層(2)接觸，另一部分與N型鍺納米錐陣列(3)形成肖特基接觸；在所述P型石墨烯薄膜(4)上旋涂有ITO納米顆粒(5)；在所述N型鍺基底(1)的下表面和所述P型石墨烯薄膜(4)的上表面分別設(shè)置有引出電極(6)；所述引出電極(6)為銀電極，所述引出電極(6)分別與所述P型石墨烯薄膜(4)和所述N型鍺基底(1)形成歐姆接觸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P型石墨烯/N型鍺納米錐陣列肖特基結(jié)紅外光電探測器，其特征在于：所述N型鍺基底(1)采用電阻率為0.1～20Ω﹒cm的N型輕摻雜鍺單晶基片。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P型石墨烯/N型鍺納米錐陣列肖特基結(jié)紅外光電探測器，其特征在于：所述絕緣層(2)呈“回”型結(jié)構(gòu)蒸鍍在所述N型鍺基底上表面的外周，所述N型鍺納米錐陣列位于所述絕緣層(2)的回形框內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P型石墨烯/N型鍺納米錐陣列肖特基結(jié)紅外光電探測器，其特征在于：所述絕緣層(2)以SiO₂、Al₂O₃、Si₃N₄或HfO₂為材質(zhì)，所述絕緣層(2)的厚度不小于100nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P型石墨烯/N型鍺納米錐陣列肖特基結(jié)紅外光電探測器，其特征在于：所述的ITO納米顆粒(5)的直徑為15nm～25nm。

6.一種權(quán)利要求1所述的P型石墨烯/N型鍺納米錐陣列肖特基結(jié)紅外光電探測器的制備方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行：

(1)將N型輕摻雜鍺單晶基片依次用丙酮、酒精超聲10分鐘，再用去離子水超聲5分鐘，然后用氮?dú)鈽尨蹈桑@得N型鍺基底；

(2)利用磁控濺射鍍膜工藝在所述N型鍺基底的上表面蒸鍍絕緣層，使絕緣層呈“回”型結(jié)構(gòu)蒸鍍在所述N型鍺基底上表面的外周，然后通過高溫膠帶粘貼覆蓋所述絕緣層；

(3)通過氣-液界面自組裝法，在所述N型鍺基底的上表面鋪設(shè)具有六角密堆積結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯微球薄膜，作為生長N型鍺納米錐陣列的模板；

(4)以氧氣為刻蝕氣體，使用反應(yīng)離子刻蝕機(jī)刻蝕鋪設(shè)有聚苯乙烯微球薄膜的N型鍺基底，氣體流速設(shè)定為20sccm，氣壓設(shè)定為5pa，刻蝕功率設(shè)定為50W，刻蝕時(shí)間210s，使聚苯乙烯微球直徑減小，各聚苯乙烯微球之間產(chǎn)生縫隙；

(5)利用電子束鍍膜工藝在N型鍺基底的上表面鍍20nm銀膜，并將鍍有銀膜的N型鍺基底在氬氣保護(hù)下加熱至300℃，以去除聚苯乙烯微球；

(6)將去除了聚苯乙烯微球的N型鍺基底浸泡在由HF、H₂O₂和去離子水構(gòu)成的20mL刻蝕液中，在50℃下刻蝕3h，獲得N型鍺納米錐陣列；再將生長有N型鍺納米錐陣列的N型鍺基底浸泡在溫度為50℃、濃度為20wt％的(NH₄)₂S溶液中20min，進(jìn)行表面鈍化處理；在所述刻蝕液中HF的濃度為4.8M，H₂O₂的濃度為0.2M；

(7)撕去高溫膠帶，利用濕法轉(zhuǎn)移在N型鍺基底上表面轉(zhuǎn)移P型石墨烯薄膜，使P型石墨烯薄膜一部分搭在絕緣層上，剩余部分搭在N型鍺納米錐陣列上；

(8)在所述P型石墨烯薄膜上旋涂ITO納米顆粒；

(9)在N型鍺基底的下表面和P型石墨烯薄膜的上表面分別點(diǎn)上銀漿作為引出電極，即得P型石墨烯/N型鍺納米錐陣列肖特基結(jié)紅外光電探測器。