[發明專利]一種石墨烯透明電極金剛石基紫外探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 201611192837.6
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106711241B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 王瑋;王宏興;問峰;劉璋成;李奉南;王艷豐;侯洵
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0236;H01L31/101;H01L31/028;H01L31/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種石墨烯透明電極金剛石基紫外探測器，其特征在于，從下至上至少包含絕緣襯底(1)、金剛石紫外敏感層(2)、透明石墨烯層(4)和金屬電極(5)；金剛石紫外敏感層(2)的表面處形成金剛石表面終端(3)；所述透明石墨烯層(4)設置于金剛石紫外敏感層(2)的金剛石表面終端(3)上；所述金剛石紫外敏感層中均布有若干三維結構；

所述若干三維結構為周期性的凸起或凹槽；所述凸起或凹槽截面形狀為三角形、圓形或方形；邊長或直徑為0.1-50微米，間距為0.1-50微米，高度為0.1-5微米；

所述透明石墨烯層為單層或多層石墨烯結構，其覆蓋在金剛石紫外敏感層上，與金剛石表面終端緊密接觸。

2.根據權利要求1所述的一種石墨烯透明電極金剛石基紫外探測器，其特征在于，所述絕緣襯底為金剛石、氮化鋁、氧化鋁或氧化鎂；所述金剛石紫外敏感層為單晶或多晶形式，其厚度為0.1-20微米。

3.根據權利要求1所述的一種石墨烯透明電極金剛石基紫外探測器，其特征在于，所述金剛石表面終端為氧、氮或氟終端。

4.根據權利要求1所述的一種石墨烯透明電極金剛石基紫外探測器，其特征在于，所述金屬電極為金、鈀、鉑、鈦、鎢、鋯、鉬中一種或幾種。

5.權利要求1至4中任一項所述的一種石墨烯透明電極金剛石基紫外探測器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)對絕緣襯底進行清洗及預處理；

2)在絕緣襯底上外延一層金剛石紫外敏感層；

3)利用光刻、刻蝕技術在金剛石紫外敏感層上獲得周期性排布的凸起或凹槽三維結構，同時形成臺面結構；

4)對外延的金剛石紫外敏感層表面處理，形成金剛石表面終端；

5)在三維結構表面形成單層或多層透明石墨烯層，或者將制備好的石墨烯薄膜轉移至三維結構表面形成透明石墨烯層；

6)利用光刻、電子束蒸發技術，在金剛石紫外敏感層以及透明石墨烯層上形成金屬電極，金屬電極部分覆蓋透明石墨烯層，金剛石紫外敏感層上的下金屬電極為條形或者閉合環形結構，透明石墨烯層上的上金屬電極為條形或圓形；

步驟1)中所述預處理包含酸液清洗、等離子體表面處理和成核處理；

步驟2)中，外延方法為微波等離子體化學氣相沉積、熱絲氣相沉積或直流電弧放電沉積；

步驟3)中，三維結構制備方法為電感耦合等離子體刻蝕或反應離子刻蝕；步驟4)中，表面處理為反應離子刻蝕、氣氛處理或退火處理；步驟5)中，形成透明石墨烯層的方法為真空退火、化學氣相沉積或原子層沉積；真空退火方法其真空度為10^-6-10^-1Torr，退火溫度為800-1100℃，退火時間為10-90分鐘；化學氣相沉積氣壓為0.1-100Torr，沉積溫度為800-1000℃，沉積時間為10-60分鐘。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟5)中利用光刻、氧處理技術將透明石墨烯薄層制備成臺面大小的形狀。