[发明专利]一种还原氧化石墨烯薄膜光电探测器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种还原氧化石墨烯薄膜光电探测器，该光电探测器包括还原氧化石墨烯薄膜和表面电极；还原氧化石墨烯薄膜为有基底还原氧化石墨烯薄膜或无基底还原氧化石墨烯薄膜；表面电极为对称叉指电极，是在还原氧化石墨烯薄膜上蒸镀金属制得。本发明制备工艺非常简单，通过该方法获得的还原氧化石墨烯光电探测器具有响应率高、面积可控、可常温常压下宽光谱探测的特性。本发明发现采用非常简单的基底剥离法即可获得自支撑无基底还原氧化石墨烯薄膜，其蒸镀金属制得的自支撑无基底还原氧化石墨烯薄膜光电探测器的光电响应增强，且具有良好的吸光率。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域。更具体地，涉及一种还原氧化石墨烯薄膜光电探测器及其制备方法和应用。

背景技术

因具有室温下超高的电子迁移率、超高的导电性、宽谱光吸收(从紫外、可见、红外、远红外，甚至太赫兹都有吸收)等优异特性，石墨烯在光电探测领域具有超越其他半导体光电探测器的显著优势和广泛的应用前景。一方面，与传统的半导体光电探测器相比，石墨烯的狄拉克能带结构将导致光生载流子倍增效应。另一方面，金属电极和外加偏压的载流子注入效应可对石墨烯的费米能级起到调制作用，致使石墨烯和金属电极接触的界面能带发生弯曲，进而形成内建电场，驱动光生载流子的分离与传输。

目前关于石墨烯光电探测器的研究报道很多，但单层石墨烯的零带隙结构使其作为光电响应材料有着不可忽视的缺陷，在可见光至近红外波段过低的光吸收系数(约2.3％)也限制了器件性能的提高。

为了提高石墨烯光电探测器性能，人们尝试了许多种方法。例如，利用法布里-帕罗干干涉效应可以增强石墨烯对特定波段光的吸收，进而有效提高器件的光响应率。Furchi等人(Furchi M,Urich A,Pospischil A,et al.Microcavity-integratedgraphene photodetector.Nano Letters,2012,12(6):2773-2777)通过将法布里-帕罗干微腔与石墨烯单片集成，可以将无微腔状态下单层石墨烯的吸光率提高26倍，达到60％以上，所制备的光探测器的响应率可以提高到21mA/W。专利CN105226127通过全内反射结构增强石墨烯与光的相互作用，在宽光谱范围内可以增强石墨烯的光电响应率，并保留了石墨烯快的光响应速率。对于1V的偏压，当入射光波长为532nm时，器件的光响应率可达到12.48mA/W。这些技术均取得了较好的效果，但仍存在诸多问题，如处理方法相对较为复杂、探测光波段较窄、光响应率不高等。

因此，本发明提供一种还原氧化石墨烯薄膜光电探测器及其制备方法和应用，制备工艺非常简单，通过该方法获得的还原氧化石墨烯光电探测器具有响应率高、面积可控、可常温常压下宽光谱探测的特性。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种还原氧化石墨烯薄膜光电探测器。

本发明的另一个目的在于提供一种还原氧化石墨烯薄膜光电探测器的制备方法。通过该方法获得的还原氧化石墨烯光电探测器具有响应率高、面积可控、可常温常压下宽光谱探测的特性。

本发明的第三个目的在于提供一种还原氧化石墨烯薄膜光电探测器的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种还原氧化石墨烯薄膜光电探测器，所述光电探测器包括还原氧化石墨烯薄膜和表面电极；所述还原氧化石墨烯薄膜为有基底还原氧化石墨烯薄膜或无基底还原氧化石墨烯薄膜；所述表面电极为对称叉指电极，是在还原氧化石墨烯薄膜上蒸镀金属制得。

优选地，所述有基底还原氧化石墨烯薄膜是采用滴涂法将还原氧化石墨烯均匀滴涂在超声清洗过的玻璃基底上制得；

优选地，所述无基底还原氧化石墨烯薄膜是采用滴涂法将还原氧化石墨烯均匀滴涂在超声清洗过的玻璃基底上，干燥后经简单的剥离法去除玻璃基底而制得。

优选地，所述蒸镀金属为铜。