[发明专利]基于石墨烯材料和有机配合物的SWIR光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯材料和有机配合物的SWIR光电探测器，其特征在于，所述光电探测器包括依次层叠设置的衬底、介质层、石墨烯材料层和光吸收层；

其中，所述光吸收层为四硫富瓦烯和氯苯胺形成的有机配合物层，记为TTFCA有机配合物层。

2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述光电探测器还包括设置于光吸收层两侧的金属电极。

3.根据权利要求1或2所述的光电探测器，其特征在于，所述衬底为Si衬底；

优选地，所述介质层为SiO₂层。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光电探测器，其特征在于，所述石墨烯材料为少层石墨烯材料，包括石墨烯、氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯或石墨烯衍生物，优选为少层石墨烯；

优选地，所述少层石墨烯材料的层数为1～10。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光电探测器，其特征在于，所述TTFCA有机配合物层的厚度在10-1000nm，优选为50-200nm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的光电探测器，其特征在于，所述TTFCA有机配合物层的形成方法包括：

配制四硫富瓦烯溶液和氯苯胺的溶液，采用浸涂并加热的方式形成TTFCA有机配合物层。

7.根据权利要求1-6任一项所述的光电探测器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)在介质层表面制备石墨烯材料层，所述介质层形成于衬底上；

(2)配制四硫富瓦烯溶液和氯苯胺的溶液，将步骤(1)所得器件浸涂该溶液中，加热，从而在石墨烯材料层表面形成TTFCA有机配合物层。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1)形成的方式为：石墨在形成于衬底上的介质层表面机械剥落，获得少层石墨烯片；

优选地，步骤(2)所述溶液的浓度为70～150mM；

优选地，步骤(2)所述溶液中，四硫富瓦烯溶液和氯苯胺的摩尔比为(1～2):(2～1)；

优选地，步骤(2)所述加热的方式为瞬间加热，温度在70～120℃，时间在5～10s。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤(1)之后步骤(2)之前进行如下步骤：电极图案以及电极的制备步骤，所述电极的制备方式为电子束蒸镀或溅射；

优选地，所述电极图案以及电极的制备步骤如下：用铜TEM栅进行阴影掩蔽，采用溅射法制备了Ti电极和Au电极。

10.根据权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)石墨在形成于衬底上的介质层表面机械剥落，获得层数在1～10的少层石墨烯片；

(2)电极图案制备：用铜TEM栅进行阴影掩蔽，以形成电极图案；

(3)电子束蒸镀Ti电极和Au电极；

(4)配制四硫富瓦烯溶液和氯苯胺的溶液，溶液浓度为70～150mM，四硫富瓦烯溶液和氯苯胺的摩尔比为1:1，将步骤(3)所得器件浸涂该溶液中，浸涂位置在电极之间的区域且在石墨烯材料层表面，95～120℃加热5～10s，从而在石墨烯材料层表面形成TTFCA有机配合物层，厚度在10～1000nm。