[發明專利]可見光波段的集成石墨烯二硫化鉬的光電探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 201710537913.0
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107316915B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 陳鈺杰;張天佑;吳澤儒;張彥峰;余思遠
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01L31/113
• 分類號: H01L31/113;H01L31/0232;H01L31/032;H01L31/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林瑞云

1.一種可見光波段的基于氮化硅波導集成石墨烯二硫化鉬的光電探測器，其特征在于，包括單晶硅襯底、二氧化硅介質層、氮化硅波導層、SU8波導、連續的二硫化鉬層、連續的石墨烯層、金屬電極；單晶硅襯底的表面沉積二氧化硅介質層，二氧化硅介質層的表面為氮化硅波導層，SU8波導位于氮化硅波導層的兩端之上，連續的二硫化鉬層平鋪于氮化硅波導層之上，與二氧化硅介質層接觸，連續的石墨烯層平鋪于連續的二硫化鉬層之上；金屬電極位于氮化硅波導層兩側，與連續的石墨烯層接觸；所述的連續的石墨烯層厚度為0.5nm～2nm或者/和面積為1～9㎝²，所述的連續的二硫化鉬層厚度為0.5～2nm或者/和面積為1～2㎝²。

2.根據權利要求1所述的光電探測器，其特征在于，所述的連續的二硫化鉬層和連續的石墨烯層均為單層。

3.根據權利要求1所述的光電探測器，其特征在于，所述的金屬電極的材料為鈦和金。

4.根據權利要求3所述的光電探測器，其特征在于，所述的金屬電極中鈦厚度為5～15nm，金的厚度為185～195nm。

5.根據權利要求1所述的光電探測器，其特征在于，所述的氮化硅波導層的厚度為150～170nm；寬度為350～450nm。

6.根據權利要求1所述的光電探測器，其特征在于，所述SU8波導的厚度為0.9～1.1um；寬度為0.9～1.1um。

7.根據權利要求1所述的光電探測器，其特征在于，所述的二氧化硅介質層的厚度為1.6～2um；生長溫度為300攝氏度。

8.根據權利要求1～7任意一項所述一種可見光波段的基于氮化硅波導集成石墨烯二硫化鉬的光電探測器的制備方法，包括以下步驟：

1)在單晶硅襯底的表面利用化學氣相沉積在300攝氏度的環境中生長一層二氧化硅介質層，二氧化硅的厚度為1.6～2um，單晶硅基底的厚度為500～550um，形成單晶硅-二氧化硅復合材料；

2)在所述步驟(1)得到的單晶硅-二氧化硅復合材料的表面利用化學氣相沉積在300攝氏度的環境中生長一層厚度為150nm-170nm的氮化硅層，形成單晶硅-二氧化硅-氮化硅復合材料；

3)在所述步驟(2)得到的單晶硅-二氧化硅-氮化硅復合材料中對氮化硅進行刻蝕，得到氮化硅波導層；

4)利用濕法轉移的方法依次將連續單層的二硫化鉬、石墨烯轉移至所述步驟(3)得到的氮化硅波導層上，形成薄膜和波導的組合結構，連續的單層石墨烯的厚度為0.2～0.5nm，連續的單層二硫化鉬的厚度為0.6～1.2nm；

5)在所述步驟(4)得到的組合結構上旋涂一層SU8電子膠，利用電子束光刻，制作成SU8波導；

6)在所述步驟(5)得到的結構中利用光刻技術制作出電極區域，利用電子束蒸鍍，鍍上鈦和金電極，得到二硫化鉬和石墨烯混合機構的光電探測器。