[發明專利]高敏感度中紅外光電探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 201811243151.4
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109473506A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 狄增峰;劉冠宇;楊悅昆;張苗;薛忠營
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/028;H01L31/0304;H01L31/0352;H01L31/09;B82Y30/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種高敏感度中紅外光電探測器及其制備方法，包括如下步驟：1)提供一基底；2)于基底的上表面形成石墨烯層；3)于石墨烯層的上表面形成量子點；4)于形成有量子點的石墨烯層上表面形成第一電極及第二電極，第一電極與第二電極之間具有導通溝道區域；5)去除導通溝道區域之外裸露的量子點及導通溝道區域之外裸露的石墨烯層，并保留位于導通溝道區域內的量子點及石墨烯層。本發明通過在石墨烯層上生長量子點，可以顯著提高石墨烯層在中紅外波段的探測靈敏度，在中紅外探測領域具有廣闊的應用前景；同時，可以減少了載流子復合，提高了載流子壽命，因此可以提升光探測器件的響應靈敏度。

技術領域

本發明屬于探測器技術領域，特別是涉及一種高敏感度中紅外光電探測器及其制備方法。

背景技術

石墨烯作為一種新型光電材料，在光探測領域具有無可比擬的優勢。石墨烯由于其獨特的零帶隙結構以及超高的載流子遷移率，具有優異的導電性和極寬的吸收光譜?；谑┑墓怆娞綔y器不僅具有超快的響應速度，而且可以實現從紫外、可見光到紅外、中遠紅外甚至太赫茲波的超寬帶光探測。

但是石墨烯是單原子層的二維材料，對光的吸收較弱，從可見光到中紅外波段的光的吸收率只有2.3％，因此限制了石墨烯光電探測器的響應靈敏度。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高敏感度中紅外光電探測器及其制備方法用于解決現有技術中石墨烯用于光電探測器時存在的響應靈敏度較低的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種高敏感度中紅外光電探測器的制備方法，所述高敏感度中紅外光電探測器的制備方法包括如下步驟：

1)提供一基底；

2)于所述基底的上表面形成石墨烯層；

3)于所述石墨烯層的上表面形成量子點；

4)于形成有所述量子點的所述石墨烯層上表面形成第一電極及第二電極，所述第一電極與所述第二電極之間具有導通溝道區域；

5)去除所述導通溝道區域之外裸露的所述量子點及所述導通溝道區域之外裸露的所述石墨烯層，并保留位于所述導通溝道區域內的所述量子點及所述石墨烯層。

可選地，步驟1)中提供的所述基底包括鍺基底。

可選地，步驟2)中，采用化學氣相沉積工藝于所述基底的上表面形成所述石墨烯層，所述石墨烯層包括單原子層石墨烯層。

可選地，步驟3)中，采用分子束外延工藝于所述石墨烯層的上表面生長砷化銦量子點，所述砷化銦量子點的密度為50個/平方微米～70個/平方微米，所述砷化銦量子點的直徑為50nm～100nm，所述砷化銦量子點的高度為10nm～30nm。

可選地，步驟3)中，所述砷化銦量子點的生長溫度為300℃～500℃，銦的生長時間為10s～20s，砷的生長時間為200s～400s。

可選地，步驟4)包括如下步驟：

4-1)于形成有所述量子點的所述石墨烯層上表面旋涂第一光刻膠層，并采用光刻工藝將所述第一光刻膠層進行圖形化，以于所述第一光刻膠層內形成定義出所述第一電極和所述第二電極的電極圖形；

4-2)于所述電極圖形處形成所述第一電極及所述第二電極，并去除所述第一光刻膠層。

可選地，步驟4-2)包括如下步驟：

4-2-1)于所述電極圖形處形成黏附層；

4-2-2)于所述黏附層上沉積金屬以形成所述第一電極及所述第二電極。