[發明專利]一種石墨烯硅復合光電探測器的制備方法

在審

• 申請號: 201910504446.0
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110165023A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 申鈞;吳啟明;魏興戰;馮雙龍;周大華;湯林龍;冷重錢;聶長斌;張之勝;伍俊;史浩飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0216
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 黎昌莉

本發明屬于微電子學技術領域，具體涉及一種石墨烯硅復合光電探測器的制備方法。本發明提供一種石墨烯硅復合光電探測器的制備工藝方法，包括步驟：1、石墨烯制備。2、旋涂PMMA層。3、轉移石墨烯。4、旋涂光刻膠層。5、石墨烯圖案化。6、金屬電極制備。7、雙層膠的去除。本發明利用了創新的雙層膠工藝，可以獲得具有高遷移率的石墨烯硅復合光電探測器，且工藝流程簡明便捷，操作性強，可提高產品良率。

技術領域

本發明屬于微電子學技術領域，具體涉及一種石墨烯硅復合光電探測器的制備方法。

背景技術

石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結構的一種碳質新材料，其具有獨特的零帶隙能帶結構，是一種半金屬薄膜材料。石墨烯具有超高的載流子遷移率，因此被認為是硅基半導體后摩爾定律時代的新型電子材料，被廣泛用于制備光電探測器。

然而，石墨烯的零帶隙結構導致其作為光電響應材料具有不可忽視的缺陷：光生載流子復合速度過快，不能有效分離，且暗電流過高，使得石墨烯探測器無法達到很高的響應度以及量子效率。除此之外，單層石墨烯過低的光吸收系數也是限制器件性能提高的主要原因。因此，需要采取與異質結構復合等方法來提高石墨烯光探測器的性能。本發明就提供了一種石墨烯硅復合光電探測器。

目前微納級別的石墨烯硅光電探測器加工工藝中，通常采用單層光刻膠工藝，從而在器件的刻蝕過程中極易發生輝光作用變質，從而在石墨烯表面留下難以去除的殘膠甚至對石墨烯表面產生損傷，導致獲得的探測器響應度極低且穩定性較差，且加工過程中的摻雜效果也導致器件的遷移率也不高。

由于以上原因，本發明提供了一種在石墨烯和光刻膠中間引入中間層的雙層膠工藝，能夠有效阻止輝光作用，提高器件的性能。同時輔以氨水浸泡，能夠有效改善石墨烯在制備工藝中的摻雜特性，提高其遷移率。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一，在于提供一種石墨烯硅復合光電探測器的制備方法，具體方案如下：

一種石墨烯硅復合光電探測器的制備方法，所述石墨烯硅復合光電探測器至少包括：石墨烯層(1)、氧化硅層(2)和金屬電極(3)；所述石墨烯層(1)覆于所述氧化硅層(2)上，所述金屬電極(3)刻在所述石墨烯層(1)上；所述制備方法步驟如下：

1)制備石墨烯層(1)；

2)旋涂聚甲基丙烯酸甲酯溶液作為第一層膠；

3)轉移石墨烯層(1)至氧化硅層(2)表面；

4)旋涂AZ3100光刻膠作為第二層膠；

5)在石墨烯層(1)表面形成圖案；

6)在石墨烯層(1)表面制備金屬電極(3)；

7)去除雙膠層得到石墨烯硅復合材料。

進一步，步驟1)采用化學氣相沉積法生長制備石墨烯，以乙醇為原料，制得的石墨烯為單晶石墨烯。

作為一種優選，所述石墨烯的層數為1～2層。

進一步，步驟2)中聚甲基丙烯酸甲酯溶液的質量濃度為1％～3％；旋涂速度為2000～4000rpm；旋涂時間為30～60s。

作為一種優選，所述PMMA溶液的質量濃度為2％；所述旋涂速度為3000rpm；所述旋涂時間為40s。利用PMMA層對石墨烯進行保護防止其在加工工藝中損壞。

進一步，步驟3)中轉移過程利用濕法轉移技術，并對石墨烯浸泡氨水以提高遷移率；所述氨水的質量濃度為20～40％。