[发明专利]一种高灵敏度紫外光探测器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种高灵敏度紫外光探测器及其制作方法。

背景技术

紫外光波段一般分布在200nm～400nm，并且，通常可将其波段分为三部分，即：UVA320～340nm、UVB290nm～320nm和UVC200～240nm。通常太阳中的UVC会被臭氧层吸收掉，UVB会对表皮产生强烈的光损伤，UVA会穿过表皮进入真皮，导致表皮老化和变黑。

紫外光探测器是探测器的一种，可以利用光敏元件通过光伏模式和光导模式将紫外光信号转换为可测量的电信号。

在民用和军事上，对紫外光的探测一直有着广泛的应用，并可根据紫外光的三个不同波段(即UVA、UVB和UVC)制作具有相应波段屏蔽作用的紫外光探测器。高灵敏度的紫外光探测器在工业应用上，可以进行火灾预警、臭氧监测等。而应用到个人健康方面，可包括防范紫外光伤害、紫外光光疗等等医疗卫生领域。紫外光探测器在军事上的应用更加重要，主要可应用在导弹制导、生化分析、紫外通讯等方面。

近年来，宽禁带半导体(如GaN，InGaN)等灵敏度很高的紫外光探测器已逐步替代体积大、工作电压高的真空管和在可见光区域有干扰的硅基紫外光探测器。

随着物联网的发展、可穿戴设备的需求和柔性器件的研究和发展，由有机薄膜代替固体块材作为沟道层的研究设计，为柔性器件集成提供了一种方案。

但是，传统的有机薄膜也同时存在着响应时间长、迁移率低的缺点。并且，在以往研究中，有机物光电探测器的光电高灵敏度和快速反应不可兼得。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种高灵敏度紫外光探测器及其制作方法，可以大大缩短光电反应时间并提高器件光电灵敏度。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高灵敏度紫外光探测器，包括：一半导体衬底，建立在衬底上的栅极，以及形成沟道的石墨烯片；其中，石墨烯片上叠设有紫外光吸收型有机薄膜，石墨烯片的两端耦合源、漏电极，并通过栅氧层与栅极隔离。

优选地，所述有机薄膜为C5-BTBT。

优选地，所述C5-BTBT中掺杂有p-DR1。

优选地，所述p-DR1的掺杂比例为4-6％。

优选地，所述石墨烯片为一至多层。

优选地，所述源、漏电极为金属电极。

优选地，所述金属电极材料为Au。

一种高灵敏度紫外光探测器的制作方法，包括：提供一半导体衬底，在所述衬底上制备栅极和作为沟道的石墨烯片；在石墨烯片上形成紫外光吸收型有机薄膜，并在有机薄膜上制备源、漏电极。

优选地，石墨烯片沟道的制备方法包括：通过机械剥离方法或者CVD方法获得单层、双层或多层石墨烯片，将获得的石墨烯片转移到所述衬底上；形成紫外光吸收型有机薄膜的方法包括：在转移后的石墨烯片上旋涂紫外光吸收型有机物成膜，并在真空中干燥成型；制备源、漏电极的方法包括：在有机薄膜的两端通过真空蒸发方法淀积电极金属，形成源、漏金属电极。

优选地，所述衬底为刚性或柔性衬底，所述紫外光吸收型有机薄膜为掺杂有p-DR1的C5-BTBT，所述电极金属为Au。

从上述技术方案可以看出，本发明通过采用紫外光吸收型有机薄膜作为光电吸收层吸收紫外光，并采用具有高迁移率的石墨烯作为载流子输运层传输载流子，从而可大大缩短光电反应时间、提高器件光电灵敏度；同时，石墨烯和有机薄膜作为柔性材料，也为器件的柔性集成化提供了一种可行方案。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例中的一种高灵敏度紫外光探测器结构示意图；

图2是图1中的高灵敏度紫外光探测器的探测电路结构示意图；

图3是本发明一较佳实施例中的一种高灵敏度紫外光探测器的制作方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。