[發(fā)明專利]費米能級可調(diào)的PIN結(jié)構(gòu)石墨烯光探測器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710049335.6
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106784115B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王軍;潘銳;李凱;茍君;蔣亞東
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/18;H01L31/0216;H01L31/0232
• 代理公司: 成都華風專利事務(wù)所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐

1.一種費米能級可調(diào)的PIN結(jié)構(gòu)石墨烯光探測器，其特征在于，從下到上依次為襯底、金屬層、絕緣層、第一石墨烯層、介質(zhì)層及第二石墨烯層；絕緣層上具有源極電極、漏極電極及第一電極，其中源極電極和漏極電極均與第一石墨烯層相連接，第一電極與第二石墨烯層相連接；其中第一石墨烯層和第二石墨烯層中任意一個為P摻雜，另一個為N摻雜，第一石墨烯層、介質(zhì)層及第二石墨烯層構(gòu)成PIN結(jié)構(gòu)；第一石墨烯層、源極電極、漏極電極、絕緣層及金屬層構(gòu)成一個場效應(yīng)晶體管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的費米能級可調(diào)的PIN結(jié)構(gòu)石墨烯光探測器，其特征在于，所述金屬層為Cu、Au、Al、Ni、NiCr或Ag，且金屬層的厚度為100-1000nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的費米能級可調(diào)的PIN結(jié)構(gòu)石墨烯光探測器，其特征在于，所述絕緣層為SiO₂、Si₃N₄、MnO₂或MgO，絕緣層的厚度為100-1000nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的費米能級可調(diào)的PIN結(jié)構(gòu)石墨烯光探測器，其特征在于，所述介質(zhì)層為Si₃N₄、MgO、SiO₂或未摻雜的石墨烯。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的費米能級可調(diào)的PIN結(jié)構(gòu)石墨烯光探測器，其特征在于，所述介質(zhì)層的厚度為1-500nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的費米能級可調(diào)的PIN結(jié)構(gòu)石墨烯光探測器，其特征在于，所述絕緣層上還具有作為備用的第二電極。

7.一種費米能級可調(diào)的PIN結(jié)構(gòu)石墨烯光探測器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在襯底表面沉積金屬層；

S2、在金屬層表面生長絕緣層；

S3、在絕緣層表面沉積一層金屬電極層，光刻金屬電極層形成源極電極、漏極電極、第一電極及第二電極；

S4、轉(zhuǎn)移一層石墨烯至絕緣層表面形成第一石墨烯層，第一石墨烯層分別與源極電極和漏極電極相連接，并對第一石墨烯層進行摻雜；

S5、在第一石墨烯層表面生長介質(zhì)層；

S6、轉(zhuǎn)移一層石墨烯至介質(zhì)層表面形成第二石墨烯層，第二石墨烯層與第一電極相連接，其中第二電極位于第二石墨烯層的一側(cè)，并對第二石墨烯層進行摻雜；

S7、刻蝕掉器件表面多余的石墨烯，完成器件的制備。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的費米能級可調(diào)的PIN結(jié)構(gòu)石墨烯光探測器的制備方法，其特征在于，所述步驟S4中對第一石墨烯層進行P型摻雜，步驟S6中對第二石墨烯層進行N型摻雜；或者步驟S4中對第一石墨烯層進行N型摻雜，步驟S6中對第二石墨烯層進行P型摻雜。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的費米能級可調(diào)的PIN結(jié)構(gòu)石墨烯光探測器的制備方法，其特征在于，所述P型摻雜采用旋涂Au和甲苯混合溶液的方法對石墨烯層進行摻雜。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的費米能級可調(diào)的PIN結(jié)構(gòu)石墨烯光探測器的制備方法，其特征在于，所述N型摻雜采用滴涂聯(lián)氨溶液或旋涂PEI溶液的方法對石墨烯層進行摻雜。