[發(fā)明專利]石墨烯光吸收特性的玻璃基波導型光電探測器及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610018407.6
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105655420B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 呂哲韜;王根成;楊龍志;趙昌云;楊建義
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L31/028
• 分類號: 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: 林超

1.一種基于石墨烯光吸收特性的光電探測器的制備方法，所述光電探測器包括依次自下而上分布覆于玻璃襯底(4)之上的玻璃基波導(1)、石墨烯薄膜(2)和兩塊金屬電極(3)，玻璃基波導(1)呈條形位于玻璃襯底(4)中部，石墨烯薄膜(2)覆于玻璃基波導(1)上，兩塊金屬電極(3)相對稱地位于石墨烯薄膜(2)的兩側，每塊金屬電極(3)中一部分直接覆于玻璃襯底(4)上，另一部分覆于石墨烯薄膜(2)上；其特征在于所述制備方法包括以下步驟：

步驟1)以玻璃基片作為玻璃襯底(4)，在玻璃基片表面處理制備獲得帶有玻璃基波導(1)的玻璃襯底(4)；

步驟2)在玻璃襯底(4)上加工放置石墨烯，形成石墨烯薄膜(2)；

步驟3)通過標準光刻工藝制作出金屬電極(3)的圖形，用電子束蒸發(fā)的方式將金屬電極(3)蒸鍍到石墨烯薄膜(2)和玻璃襯底(4)上。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于石墨烯光吸收特性的光電探測器的制備方法，其特征在于：所述步驟1)具體為：

1.1)將玻璃基片作為玻璃襯底(4)用濃硫酸清洗液洗凈，烘干后用真空蒸鍍在玻璃基片表面蒸鍍一層鋁掩膜(5)；

1.2)在鋁掩膜(5)上旋涂一層光刻膠，將玻璃基片放入90℃的烘箱中前烘30分鐘，待玻璃基片冷卻至常溫，進行曝光顯影，顯影后再放入到120℃的烘箱中烘烤25分鐘，冷卻至常溫；

1.3)將玻璃基片放入到鋁腐蝕液中保持恒溫40℃進行腐蝕處理，腐蝕后取出用去離子水沖洗干凈，再依次用丙酮溶液、乙醇溶液和去離子水清洗，用干凈的氮氣吹干；

1.4)接著將玻璃基片置于NaNO₃、Ca(NO₃)₂和AgNO₃的熔鹽中熱交換2.75小時，NaNO₃、Ca(NO₃)₂和AgNO₃的質量配比為210:290:0.9，交換溫度為260℃，交換完成后取出，放入交換爐中隨爐冷卻，接著將玻璃片的兩端面進行拋光，制作獲得帶有玻璃基波導(1)的玻璃襯底(4)。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于石墨烯光吸收特性的光電探測器的制備方法，其特征在于：

所述步驟2)具體為：在銅箔上生長石墨烯，接著在石墨烯上旋涂一層聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，然后將結合銅、石墨烯和PMMA的樣品放入足量的FeCl₃溶液中直至銅箔被完全腐蝕，再將結合石墨烯和PMMA的樣品轉移到玻璃襯底(4)上，放入超凈室中自然干燥12小時以上，接著放入到150℃的烘箱中烘烤1小時，使得石墨烯薄膜和玻璃襯底(4)緊密接觸，最后去除PMMA層。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于石墨烯光吸收特性的光電探測器的制備方法，其特征在于：

所述步驟2)具體為：通過氧離子在高定向熱解石墨烯表面進行離子刻蝕，在表面刻蝕出寬度為1mm、深度為5μm的微槽后，將其粘到涂有光刻膠的玻璃襯底(4)上；接著采用機械剝離方法將石墨烯從光刻膠上反復剝離，用丙酮溶解光刻膠，留在光刻膠上形成石墨烯薄膜(2)，并將石墨烯薄膜(2)分散在丙酮溶液中，將玻璃襯底(4)在丙酮溶液中浸泡后，再用丙醇和水沖洗，使得石墨烯薄膜(2)轉移到玻璃襯底(4)上。

5.根據(jù)權利要求1所述光電探測器的制備方法，其特征在于：所述的石墨烯薄膜(2)的厚度小于0.8nm，金屬電極(3)的厚度為50nm。