[發明專利]基于多層-單層石墨烯結的太赫茲探測器及制備方法

有效

• 申請號: 201910072730.5
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109817802B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 張有為;曹高奇;胡方靖;馬衎衎;王順
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;深圳華中科技大學研究院
• 主分類號: H01L35/28
• 分類號: H01L35/28;H01L35/22;H01L35/32;H01L35/34
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

1.一種基于多層-單層石墨烯結的太赫茲探測器，其特征在于，該探測器中導電溝道主要由彼此相連的多層石墨烯結構和單層石墨烯結構對應形成的多層-單層石墨烯結構成，該多層-單層石墨烯結位于絕緣襯底上，所述多層-單層石墨烯結的兩端再分別與金屬電極接觸；該多層-單層石墨烯結作為太赫茲波的有效探測靈敏區域，其中多層石墨烯結構在襯底平面上的投影面積與單層石墨烯結構的投影面積之比不小于1；多層石墨烯結構作為起主導作用的太赫茲波輻射吸收層；在太赫茲波照射下，該多層-單層石墨烯結兩側的光熱電效應電動勢大小將會存在差異，其中多層石墨烯結構的光熱電效應電動勢大于單層石墨烯結構的光熱電效應電動勢，從而形成由多層石墨烯結構主導的合光熱電效應電動勢；該合光熱電效應電動勢在電路中以電壓或電流輸出最終得到太赫茲波響應，實現對太赫茲的探測；

并且，所述多層石墨烯結構在襯底平面上的投影形狀呈漏斗形，越靠近所述單層石墨烯結構的部分其投影形狀越收窄。

2.如權利要求1所述基于多層-單層石墨烯結的太赫茲探測器，其特征在于，所述絕緣襯底為含有絕緣層的半導體襯底，其中的半導體材料作為該太赫茲探測器的背柵電極層，用于施加柵極電壓，以利用多層石墨烯結構與單層石墨烯結構的光熱電效應電動勢對外部電場的敏感性差異，通過柵壓調控所述合光熱電效應電動勢，從而進一步提升探測器響應度、靈敏度。

3.如權利要求1所述基于多層-單層石墨烯結的太赫茲探測器，其特征在于，太赫茲波響應由多層-單層石墨烯結處的合光熱電效應電動勢決定。

4.如權利要求1所述基于多層-單層石墨烯結的太赫茲探測器，其特征在于，光熱電效應電動勢是由太赫茲輻射下石墨烯吸收入射光子從而產生光生熱載流子導致的。

5.制備如權利要求1－4任意一項所述基于多層-單層石墨烯結的太赫茲探測器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)提供絕緣襯底，該絕緣襯底上具有多層-單層石墨烯橫向堆垛結構；

(2)將所述多層-單層石墨烯橫向堆垛結構進行圖形化處理，去除目標圖形結構區域外的石墨烯層，得到圖形結構的多層-單層石墨烯結作為導電溝道；

(3)在所述導電溝道的多層-單層石墨烯結表面形成電極層，從而在導電溝道兩端形成分別與單層石墨烯、多層石墨烯相接觸的兩個電極；

(4)在所述圖形結構的多層-單層石墨烯結表面形成鈍化層，使所述鈍化層覆蓋所述導電溝道的多層-單層石墨烯結表面。