[发明专利]石墨烯光探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术，特别是涉及一种石墨烯光探测器及其制备方法。

背景技术

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定，这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的“载流子”(electric charge carrier)在轨道中迁移时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中载流子受到的干扰也非常小。此外，石墨烯“载流子”(electric charge carrier)的迁移率达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。

基于石墨烯优异的机械、电学等性能，石墨烯在微电子领域的应用引起人们普遍的兴趣。如何合理设计石墨烯电子器件的结构、以及如何改善工艺来减少石墨烯载流子迁移率的损耗等问题，成为当今研究的热点问题。

发明内容

本发明提供一种石墨烯光探测器及其制备方法，用以降低器件制备过程中对石墨烯迁移率等特性的影响，提高所制备的探测器的性能。

一方面，本发明提供了一种石墨烯光探测器，包括：

基板；

所述基板上形成有第一金属电极图形，所述第一金属电极图形包括间隔分布的二个或二个以上的第一金属电极；

所述第一金属电极图形上形成有第二金属电极图形，所述第二金属电极图形包括间隔分布的一个或一个以上的第二金属电极；且任两个相邻的第一金属电极中：一第一金属电极上形成有第二金属电极，另一第一金属电极上没有第二金属电极；

所述第一金属电极图形和所述第二金属电极图形上形成有石墨烯，所述石墨烯的功函数，介于所述第一金属电极的功函数和所述第二金属电极的功函数之间；

所述石墨烯上还形成有金属接触层图形，所述金属接触层图形包括二个或二个以上的金属接触电极，各金属接触电极与第一金属电极和第二金属电极对应。

另一方面，本发明还提供了一种石墨烯探测器的制备方法，包括：

在基板上依次沉积第一金属电极层和第二金属电极层；

通过第一光刻处理，在所述第一金属电极层和所述第二金属电极层上分别形成第一金属电极图形；

通过第二光刻处理，在形成有第一金属电极图形的第二金属电极层上形成第二金属电极图形；其中：形成有第一金属电极图形的第一金属电极层包括间隔分布的二个或二个以上的第一金属电极，形成有第二金属电极图形的第二金属电极层包括间隔分布有一个或一个以上的第二金属电极，且任两个相邻的第一金属电极中，一第一金属电极上形成有第二金属电极，另一第一金属电极上没有第二金属电极；

在最终形成的第一金属电极图形和第二金属电极图形上形成石墨烯，所述石墨烯图形中石墨烯的功函数，介于所述第一金属电极的功函数和所述第二金属电极的功函数之间；

在所述石墨烯上沉积金属接触层，通过第三光刻处理，在所述金属接触层上形成金属接触层图形，所述金属接触层图形包括二个或二个以上的金属接触电极，各金属接触电极与第一金属电极和第二金属电极对应。

本发明提供的石墨烯探测器及其制备方法，将石墨烯应用到探测器中，提高了探测器的灵敏度等性能。此外，在石墨烯探测器的制备过程中，一方面，通过将整体光刻和部分光刻相结合的方法形成第二金属电极图形，简化了制备工艺，有利于提高工艺精度，另一方面在形成各金属电极之后制备形成石墨烯，即石墨烯形成在器件制备过程中的较后工序，相对于先形成石墨烯后制备金属电极的工艺而言，对石墨烯的损伤较小，降低了器件制备过程中对石墨烯的载流子迁移率等特性的不良影响，进而有效保障了石墨烯探测器的整体性能。进一步的，由于石墨烯探测器结构上形成金属夹石墨烯夹金属的结构，因此形成了更良好的电极接触，有利于增大光电感应的频率范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的石墨烯光探测器的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的石墨烯光探测器的可选版图示例；