[发明专利]一种石墨烯透明电极金刚石基紫外探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯透明电极金刚石基紫外探测器，其特征在于，从下至上至少包含绝缘衬底(1)、金刚石紫外敏感层(2)、透明石墨烯层(4)和金属电极(5)；金刚石紫外敏感层(2)的表面处形成金刚石表面终端(3)；所述透明石墨烯层(4)设置于金刚石紫外敏感层(2)的金刚石表面终端(3)上；所述金刚石紫外敏感层中均布有若干三维结构；

所述若干三维结构为周期性的凸起或凹槽；所述凸起或凹槽截面形状为三角形、圆形或方形；边长或直径为0.1-50微米，间距为0.1-50微米，高度为0.1-5微米；

所述透明石墨烯层为单层或多层石墨烯结构，其覆盖在金刚石紫外敏感层上，与金刚石表面终端紧密接触。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯透明电极金刚石基紫外探测器，其特征在于，所述绝缘衬底为金刚石、氮化铝、氧化铝或氧化镁；所述金刚石紫外敏感层为单晶或多晶形式，其厚度为0.1-20微米。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯透明电极金刚石基紫外探测器，其特征在于，所述金刚石表面终端为氧、氮或氟终端。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯透明电极金刚石基紫外探测器，其特征在于，所述金属电极为金、钯、铂、钛、钨、锆、钼中一种或几种。

5.权利要求1至4中任一项所述的一种石墨烯透明电极金刚石基紫外探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对绝缘衬底进行清洗及预处理；

2)在绝缘衬底上外延一层金刚石紫外敏感层；

3)利用光刻、刻蚀技术在金刚石紫外敏感层上获得周期性排布的凸起或凹槽三维结构，同时形成台面结构；

4)对外延的金刚石紫外敏感层表面处理，形成金刚石表面终端；

5)在三维结构表面形成单层或多层透明石墨烯层，或者将制备好的石墨烯薄膜转移至三维结构表面形成透明石墨烯层；

6)利用光刻、电子束蒸发技术，在金刚石紫外敏感层以及透明石墨烯层上形成金属电极，金属电极部分覆盖透明石墨烯层，金刚石紫外敏感层上的下金属电极为条形或者闭合环形结构，透明石墨烯层上的上金属电极为条形或圆形；

步骤1)中所述预处理包含酸液清洗、等离子体表面处理和成核处理；

步骤2)中，外延方法为微波等离子体化学气相沉积、热丝气相沉积或直流电弧放电沉积；

步骤3)中，三维结构制备方法为电感耦合等离子体刻蚀或反应离子刻蚀；步骤4)中，表面处理为反应离子刻蚀、气氛处理或退火处理；步骤5)中，形成透明石墨烯层的方法为真空退火、化学气相沉积或原子层沉积；真空退火方法其真空度为10^-6-10^-1Torr，退火温度为800-1100℃，退火时间为10-90分钟；化学气相沉积气压为0.1-100Torr，沉积温度为800-1000℃，沉积时间为10-60分钟。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中利用光刻、氧处理技术将透明石墨烯薄层制备成台面大小的形状。