[發(fā)明專利]一種光電晶體管及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110389048.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN113113546A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李武;陳雅妮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/48
• 分類號(hào): H01L51/48;H01L51/46;H01L51/42
• 代理公司: 深圳市君勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 徐凱凱

本發(fā)明公開一種光電晶體管及其制備方法，其中，所述制備方法包括步驟：將石墨烯轉(zhuǎn)移至絕緣襯底上；在所述石墨烯上制備預(yù)定圖形的金屬電極，制得石墨烯晶體管；將生物光敏分子嫁接在所述石墨烯晶體管上，制得所述光電晶體管。所述石墨烯作為光電晶體管的溝道層，生物光敏分子作為光吸收層，通過生物光敏分子的吸收峰波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的光誘導(dǎo)光吸收層，形成光控門，實(shí)現(xiàn)對(duì)光電晶體管中電荷狀態(tài)的調(diào)控；同時(shí)可與背柵電壓結(jié)合，實(shí)現(xiàn)不同的電荷存儲(chǔ)狀態(tài)調(diào)控，存儲(chǔ)于光吸收層的電荷受能帶勢(shì)壘的影響，穩(wěn)定的存在于光吸收層。由于生物光敏分子的光電轉(zhuǎn)換效率高，可顯著提高一般石墨烯光電晶體管的量子轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電晶體管技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光電晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)

石墨烯是單層或者少數(shù)幾層的石墨，全部由碳原子組成，具有蜂巢結(jié)構(gòu)。石墨烯具有卓越的電子學(xué)、光學(xué)性質(zhì)，如具有非常高的載流子遷移率、高透光性、高熱導(dǎo)率等等，這使得其成為近年來學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣泛研究的明星材料。尤其在二維光電器件方面，有科學(xué)家認(rèn)為其有望替代現(xiàn)有的光電半導(dǎo)體材料，以期制備高速度、高敏感性以及高光譜光電器件。但是石墨烯沒有能隙，并且量子效率不高，這些特點(diǎn)限制了其在光電器件方面的應(yīng)用。生物光敏分子如卟啉，具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和光電性能，良好的光和熱穩(wěn)定性，通過模擬其在生物體中的光致電荷轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)移，使得其在有機(jī)太陽能電池、分子開關(guān)和光存儲(chǔ)領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。將光敏分子與石墨烯雜化，可充分利用光敏分子的光學(xué)特性和石墨烯的電學(xué)特性從而制備量子轉(zhuǎn)化效率高，反應(yīng)靈敏，熱穩(wěn)定好的特定光波長(zhǎng)誘導(dǎo)的光電器件。而目前的石墨烯和光敏分子雜化器件多是基于氧化石墨烯制備，或是利用共價(jià)結(jié)合的方式得到復(fù)合材料，并未充分利用石墨烯的優(yōu)良電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種光電晶體管及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有光電晶體管未充分利用石墨烯的優(yōu)良電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致石墨烯光電晶體管的量子轉(zhuǎn)換效率較差的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種光電晶體管的制備方法，其中，包括步驟：

將石墨烯轉(zhuǎn)移至絕緣襯底上；

在所述石墨烯上制備預(yù)定圖形的金屬電極，制得石墨烯晶體管；

將生物光敏分子嫁接在所述石墨烯晶體管上，制得所述光電晶體管。

所述光電晶體管的制備方法，其中，在所述石墨烯上制備預(yù)定圖形的金屬電極的步驟包括：

利用電子束刻蝕工藝在石墨烯上依次進(jìn)行旋涂光刻膠、曝光、顯影、沉積金屬電極、去除光刻膠處理，得到預(yù)定圖形的金屬電極；

或者，將刻有預(yù)定圖形的金屬掩板置于所述石墨烯上，在所述預(yù)定圖形的金屬掩板上沉積金屬電極，得到預(yù)定圖形的金屬電極。

所述光電晶體管的制備方法，其中，所述金屬電極材料為Au、Cr、Ag、Ti、Al或Nb中的一種。

所述光電晶體管的制備方法，其中，將生物光敏分子嫁接在所述石墨烯晶體管上的步驟包括：

將所述生物光敏分子溶于有機(jī)溶劑中并進(jìn)行超聲處理，得到生物光敏溶液；

將所述生物光敏溶液滴涂到所述石墨烯晶體管上并進(jìn)行烘干處理，使所述光敏分子嫁接在所述石墨烯晶體管上。

所述光電晶體管的制備方法，其中，將生物光敏分子嫁接在所述石墨烯晶體管上的步驟包括：

將所述生物光敏分子溶于有機(jī)溶劑中并進(jìn)行超聲處理，得到生物光敏溶液；

采用熱蒸發(fā)法將所述生物光敏溶液中的生物光敏分子直接蒸發(fā)在所述石墨烯晶體管上。