[发明专利]与硅光波导集成的石墨烯异质结光探测器的制备方法

摘要

本发明公开了与硅光波导集成的石墨烯异质结光探测器的制备方法，步骤为：1）对SOI衬底的顶层硅进行电子束光刻和刻蚀，在其上表面形成硅光波导；2）采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）方法在SOI衬底和硅光波导上覆盖一层二氧化硅层；3）采用PECVD方法，在二氧化硅层之上生长一层或数层石墨烯层，同时可以通过化学掺杂的方法，改变所述石墨烯层的光电特性；4）采用PECVD方法或机械剥离的方法，在石墨烯层上制备一层二硫化钼层；5）采用电子束蒸发或磁控溅射的方法分别在石墨烯层和二硫化钼层上淀积一层电极层。本发明中的器件结构可以实现与硅集成的快速、宽带光信号探测，具有低成本、高集成度的特点，有望应用于集成化的宽带光传输系统。

主权项

与硅光波导集成的石墨烯异质结光探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）对所述SOI衬底（1）的顶层硅进行电子束光刻和刻蚀，在其上表面形成所述硅光波导（2）；步骤2）采用等离子增强化学气相沉积方法在所述SOI衬底（1）和所述硅光波导（2）上覆盖一层所述二氧化硅层（3），再通过研磨抛光的方法减薄所述二氧化硅层（3）的厚度，使其位于所述硅光波导（2）上的厚度低于10nm；步骤3）采用等离子增强化学气相沉积方法，在所述二氧化硅层（3）之上生长一层或数层石墨烯层（4），同时可以通过化学掺杂的方法，改变所述石墨烯层（4）的光电特性，所述石墨烯层（4）的一端位于所述二氧化硅层（3）覆盖的所述硅光波导（2）的正上方，另一端位于远离所述硅光波导（2）的所述二氧化硅层（3）之上；步骤4）采用等离子增强化学气相沉积方法或机械剥离的方法，在所述石墨烯层（4）上制备一层5至300纳米的所述二硫化钼层（5），所述二硫化钼层（5）的一端与所述石墨烯层（4）在所述硅光波导（2）的上方发生交叠，另一端位于远离所述硅光波导（2）和所述石墨烯层（4）的所述二氧化硅层（3）之上；步骤5）采用电子束蒸发或磁控溅射的方法分别在所述石墨烯层（4）和所述二硫化钼层（5）上淀积一层100～300纳米厚的第一、第二电极层（6，7），所述第一、第二电极层（6，7）分别位于所述硅光波导（2）的两侧,同时又分别位于所述硅光波导（2）、所述石墨烯层（4）和所述二硫化钼层（5）的交叠区之外。