[发明专利]一种量子点/石墨烯光敏场效应管及其制备方法

权利要求书

1.一种量子点/石墨烯光敏场效应管，其特征在于该场效应管由最底层往上依次包括：

硅基衬底层，该层为N型或P型高掺杂单晶硅；

二氧化硅层，该层紧挨硅基衬底层上方；

石墨烯层，该层位于二氧化硅层上方；

电极层，该层在石墨烯层上方，中间留有沟道，沟道两侧的电极层分别为用作场效应管的源极和漏极；从源极和漏极引出导电线；

量子点层，该层位于石墨烯层上方，并处于电极层中间的沟道位置。

2. 如权利要求1所述的量子点/石墨烯光敏场效应管，其特征在于所述的硅基衬底层，厚度为3±0.5μm。

3. 如权利要求1所述的量子点/石墨烯光敏场效应管，其特征在于所述的二氧化硅层厚度为300±5nm。

4. 如权利要求1所述的量子点/石墨烯光敏场效应管，其特征在于所述的石墨烯层，为单层的石墨烯。

5. 如权利要求1所述的量子点/石墨烯光敏场效应管，其特征在于所述的电极层，通过蒸镀方法获得，电极厚度为200nm，电极材质可以相同或者不同，材质相同时源极和漏极可以互换使用。

6. 如权利要求1所述的量子点/石墨烯光敏场效应管，其特征在于所述的量子点层的有效区域在两个电极之间，可以制备为单层量子点，也可以制备为多层量子点，因不同量子点的差异每层厚度在20±5nm。

7. 一种权利要求1所述量子点/石墨烯光敏场效应管的制备方法，其特征在于该方法包括：

第1、硅基衬底层和二氧化硅层的制备

所述的硅基衬底层和二氧化硅层的制备均采用现有成熟技术；

第2、石墨烯层的制备

单层石墨烯层采用湿法转移的方法移植到第1步所述的二氧化硅层表面，具体方法如下：

步骤一，对生长在超薄铜箔表面的单层石墨烯用PMMA溶液进行保护，通过匀胶台高速旋转将PMMA涂覆在铜箔表面，形成PMMA/石墨烯/铜箔层结构对石墨烯进行保护；

步骤二，将PMMA/石墨烯/铜箔置于铜箔腐蚀液中，去除附着石墨烯层的铜箔；

步骤三，用去离子水冲洗PMMA/石墨烯/二氧化硅/硅基衬底层结构三次，去除铜箔腐蚀液残留；

步骤四，在PMMA/石墨烯/二氧化硅/硅基衬底层表面滴加丙酮溶液5滴，10分钟后用去离子水冲洗三次得到石墨烯/二氧化硅/硅基衬底层结构；

步骤五，石墨烯/二氧化硅/硅基衬底层结构在120℃下焙烧15-20分钟；

第3、电极层，即源极和漏极电极的制备

所述电极层采用多源有机气相沉积的方法制备而成，对于场效应管来讲，源极和漏极可以为相同或者不同的金属制备，材质相同时源极和漏极两个电极可以互相转换；具体制作过程如下：

蒸镀腔初步抽低真空，当真空度达到102 Pa，系统自动进行分子泵抽真空，直到真空度值为3×10^-4Pa；逐步增加钨舟电流，3分钟调节一次，每次增加5~6A，同时观察材料状态变化；电流至125A并且金属达到沸腾状态以后，观察石英晶体监测仪示数变化，当示数变化达到每秒10Hz时，迅速打开遮挡板，根据制膜厚度的要求，当监测仪的示数变化达到要求时，迅速关闭挡板；此时完成蒸镀过程，电极厚度在200±5nm；当两个电极材料为不同金属时，需要采用单电极模板进行两次电极蒸镀工作，先进行低沸点金属电极蒸镀再进行高沸点电极蒸镀；

第4、量子点层制备

该层采用层层覆盖的方法进行制备，可以方便的控制层数及该层的厚度；

首先设定匀胶台转速为2000rpm-3000rpm；当转速稳定后，取一滴量子点溶液滴于旋转的第3步制备的器件上面，等待10秒到器件干燥，再依次滴三滴稀释后的乙二硫醇溶液、两滴乙腈溶液、两滴甲苯溶液；

每滴完一滴均需等待10秒，待干燥后进行下一滴；

以上为单层量子点的制备过程，可以通过重复多次滴加的方法，来控制量子点层数及层的厚度，可以得到性能不一的场效应管。

8. 如权利要求7所述方法，其特征在于第2步的步骤一中用乙酸乙酯对PMMA进行稀释，PMMA体积分数为5%。

9. 如权利要求7所述方法，其特征在于第2步的步骤二中铜箔腐蚀液稀释比例为腐蚀液：去离子水=30:1，腐蚀液的容器底部放置二氧化硅/硅基衬底层，铜箔溶解在腐蚀液中形成PMMA/石墨烯/二氧化硅/硅基衬底层结构。