[发明专利]一种基于石墨烯表面吸附效应的光电探测器制备方法

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯表面吸附效应的光电探测器制备方法，属于光电探测器技术领域。本发明中石墨烯光电探测器的制备方法包括：在衬底上制备绝缘层；在绝缘层上引入单层石墨烯；在带有石墨烯的衬底上制备涂覆层；使用丙酮处理涂覆层，石墨烯因表面吸附效应黏附少量光刻胶；通过热蒸发制备金属电极；得到光刻胶增强型石墨烯光电探测器。该制备方法成功在石墨烯表面吸附均匀的光刻胶，可以有效提高光吸收率，进而提高石墨烯光电探测器的光响应。本发明的制备方法具有工艺流程简单，易于大面积制作并且与石墨烯材料相兼容等优点，有望用于大面积石墨烯光电探测器的制备。

技术领域

本发明涉及光探测器领域，特别是涉及一种基于石墨烯表面吸附效应光电探测器制备方法。

背景技术

光信号的探测是光谱测量中的重要一环，基于不同的使用场合和不同的目的，所采用的探测器也不同，但其中最重要的是选择合适的探测器的应用波长范围、探测灵敏度以及响应时间。光探测器是将光辐射能转变成另一种便于测量的物理量的器件，它的种类繁多，一般来说可以按照在探测器上所产生的物理效应，分为光热探测器、光电探测器和光压探测器。

光电探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛的用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外摇感等方面。

光电探测器可以将人眼难以观测到的微弱辐射信号转换成其他可以测量的物理量，是最常使用的光信号探测器。他的主要特点是：探测灵敏度高，响应时间快，可以对光辐射的瞬时变化进行测量。光电探测器又分为内光电效应器件和外光电效应器件，内光电效应是通过光与探测器靶面固体材料的相互作用，引起内电子运动状态的变化，进而引起材料电学性质的变化。

石黑烯(Graphene)是种碳原子以sp2杂化轨道组成六角形,呈蜂巢品格排列的单层二维晶体。2004年,Novoselov和Geim的团队用微机械剥离法制备出室温下可以稳定存在的石墨烯,掀起了石墨烯研究的热潮。近年来,石墨烯的材料制备、转移、表征以及在半导体,化学等功能器件上的应用的一系列研究相继展开,进展迅速。由于石墨烯独特的零带隙能带结构、室温下超高的电子迁移率(理论上可达200,000cm2·V-1·s-1)、近弹道传输的电子性质(电子的平均自由程达亚微米量级)、高导热性等特点,从晶体管到化学传感器,再到纳米机电器件等领域有着很大的应用潜力；由于其独特的光吸收特性(对光的吸收率仅有2.3％,且吸收光的波长范围覆盖了红外光,可见光和紫外光),石墨烯在光电器件上的应用逐渐被人们发觉,并被认为是最具潜力的应用方向之一。然而，虽然石墨烯电子迁移率很高，但受限于其单层原子层厚度所造成的极低光吸收率，其归一化探测响应率通常很低。如何有效增强石墨烯与入射光的相互作用，提高石墨烯探测器的响应率，是实现石墨烯材料高效探测的关键所在。

光刻胶指光照后能具有抗蚀能力的高分子化合物，用于在半导体基件表面产生电路的形状。其配方通常是一个复杂的体系，主要包括感光物质(PAC)、树脂和一些其他利于使用的材料如稳定剂、阻聚剂、增粘剂、染料、增塑剂和化学增溶剂等。其中，光刻胶中的感光物质可以用作石墨烯光电探测器中的光收集材料，石墨烯由于表面吸附效应在表面粘附少量光刻胶，以提高光吸收率，进而实现石墨烯光响应效果的提高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种光刻胶增强型石墨烯光电探测器的制备方法，能够有效提高石墨烯光电探测器的光吸收率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于石墨烯表面吸附效应光电探测器制备方法。

包括以下步骤：步骤1：在衬底基片(1)上制备绝缘层(2)；步骤2：在绝缘层上引入单层石墨烯(3)；步骤3：石墨烯表面涂覆层(4)的制备；步骤4：涂覆层(4)的表面固化处理与去除；步骤5：通过热蒸发制备金属电极(5)。

与传统石墨烯器件相比，该制备方法在保证石墨烯光电探测器探测光谱范围的同时有效的提高探测器的光探测效率。