[发明专利]一种基于ECR电子照射硅基纳米结构碳膜的光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于ECR电子照射制备的硅基纳米结构碳膜光电探测器，其特征在于，包括由下至上依次排布的Au薄膜电极(1)、p(100)型Si基片(2)、ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)和正方形网格状Au电极(4)；Au薄膜电极(1)和正方形网格状Au电极(4)通过银胶(5)与导线(6)粘接，形成具有光电探测能力的硅基纳米结构碳膜光电探测器；所述硅基纳米结构碳膜光电探测器光谱响应度峰值为：0.175-0.21A·W^-1，响应时间小于1ms。

2.一种基于ECR电子照射制备的硅基纳米结构碳膜光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将p(100)型Si基片(2)经超声清洗，装入真空腔中并抽真空并通入氩气；经磁线圈磁场与微波耦合作用，产生氩等离子体；加热p(100)型Si基片(2)到200～400℃保持1h，然后施加负基片偏压，吸引氩离子清洗p(100)型Si基片(2)表面；然后接通-300～-200V靶材偏压，加速氩离子轰击高纯碳靶，溅射出的碳原子在p(100)型Si基片(2)表面沉积ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)；镀膜时基片温度为室温～400℃，基片偏压为+10V～+300V；

2)在ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)表面制备透光的正方形网格状Au电极(4)；接下来，制备覆盖整个p(100)型Si基片(2)背面的Au薄膜电极(1)；最后，正方形网格状Au电极(4)和Au薄膜电极(1)分别通过银胶(5)与导线(6)粘接、固化银胶；得到ECR电子照射制备的硅基纳米结构碳膜光电探测器。

3.根据权利要求2所述的一种基于ECR电子照射制备的硅基纳米结构碳膜光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤2)具体包括：在ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)表面旋涂光刻胶，通过紫外曝光在ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)表面复制出正方形网格状掩膜图案，显影后在ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)表面得到线宽60μm，间距250μm的正方形网格状图案；之后，在ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)表面溅射Au膜，丙酮剥离祛除光刻胶，得到正方形网格状Au电极(4)；接下来，祛除Si基片(2)背面自然氧化层，溅射Au膜，制备覆盖整个p(100)型Si基片(2)背面的Au薄膜电极(1)；最后，正方形网格状Au电极(4)和Au薄膜电极(1)分别通过银胶(5)与导线(6)粘接、固化银胶；得到ECR电子照射制备的硅基纳米结构碳膜光电探测器。

4.根据权利要求2所述的一种基于ECR电子照射制备的硅基纳米结构碳膜光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤1)中基片偏压在大于等于+10V，小于+40V，镀膜时p(100)型Si基片(2)温度保持为400℃；得到的ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)为非晶结构。

5.根据权利要求2所述的一种基于ECR电子照射制备的硅基纳米结构碳膜光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤1)中基片偏压大于等于+40V，小于+200V；镀膜时p(100)型Si基片(2)温度保持为室温～50℃，得到的ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)为小于5层石墨烯纳晶堆叠的石墨烯嵌层结构。

6.根据权利要求2所述的一种基于ECR电子照射制备的硅基纳米结构碳膜光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤1)中基片偏压在大于等于+200V，小于等于+300V；镀膜时p(100)型Si基片(2)温度保持为室温～50℃时，得到的ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)为石墨化纳米结构。