[發明專利]一種石墨烯室溫太赫茲波探測器及制備方法

在審

• 申請號: 201510864402.0
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105514128A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 王林;劉昌龍;唐偉偉;陳效雙;陸衛
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: H01L27/144
• 分類號: H01L27/144
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

1.一種石墨烯太赫茲波探測器，包括石墨烯(1)、對數周期天線(2)、引 線電極(3)、藍寶石襯底(4)，其特征在于：

所述太赫茲波探測器在藍寶石襯底(4)上蒸鍍對數周期天線(2)結構以 及引線電極(3)，太赫茲波耦合對數周期天線(2)兩邊分別與對應的引線電 極(3)相連，在對數周期天線(2)間距中轉移具有載流子濃度10¹¹～10¹⁴cm^-2可調和高遷移率1000～10000cm²V^-1s^-1的石墨烯(1)導電溝道，保證石墨烯(1) 與兩邊對數周期天線2互連；

所述的藍寶石襯底(4)的厚度為0.5～1mm；

所述的對數周期天線(2)的尺寸為：外半徑1～2mm，厚度100～200nm；

所述的引線電極3的厚度為200～400nm；

所述的導電溝道長度為6～80um。

2.一種制備如權利要求1所述一種石墨烯太赫茲波探測器件的方法，其特 征在于包括以下步驟：

1)首先將藍寶石襯底進行表面清洗，并通過切割技術將襯底和銅片上生長 的石墨烯切成小樣品；

2)使用紫外光刻、電子束蒸發法及lift-off剝離工藝制備對數周期天線結構 和引線電極，包括溝道、紫外光刻的對準標記以及電子束光刻對準標記；

3)將銅片上生長的石墨烯，通過FeCl₃溶液刻蝕法，刻蝕銅片襯底約24h， 然后在體積比約1/10的稀釋鹽酸和去離子水混合溶液中清洗覆蓋PMMA石墨 烯薄膜，清洗完，將覆蓋PMMA的石墨烯薄膜轉移到具有天線結構的藍寶石襯 底上，陰干約4h，在丙酮中靜置20～25min去除PMMA，最后，在60～80℃的 溫度條件下烘干20～25min；

4)利用紫外光刻和O₂離子刻蝕法，刻蝕長度約6～80um石墨烯導電溝道， 并在體積比約1/5氫氣和氮氣混合氣體下進行約300℃高溫退火處理，去除石墨 烯殘留的光刻膠和水，形成良好的歐姆接觸；

5)通過紫外光刻、電子束蒸發和剝離工藝制備300～400nm加厚電極；

6)最后，采用正規的半導體封裝技術，對器件進行封裝。