[发明专利]石墨烯传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：

步骤1)，提供一衬底，于所述衬底的第一表面形成第一绝缘层，于所述衬底的第二表面形成第二绝缘层，所述第一表面与第二表面为所述衬底相对的两个表面；

步骤2)，于所述第一绝缘层中打开窗口，基于所述窗口对所述衬底进行湿法腐蚀直至所述第二绝缘层，以形成腔体结构；

步骤3)，于所述腔体结构区域上的第二绝缘层中刻蚀出开孔；

步骤4)，于所述第二绝缘层上制备金属电极；

步骤5)，于所述腔体结构表面生长石墨烯层，所述石墨烯层与所述腔体结构内的衬底表面形成肖特基接触。

2.根据权利要求1所述的石墨烯传感器的制备方法，其特征在于：所述衬底包括Si衬底、Ge衬底、AlN衬底、SiC衬底、Al₂O₃衬底、InP衬底中的一种，所述衬底为n型掺杂、p型掺杂或者半绝缘体，所述衬底的晶向为各向异性。

3.根据权利要求1所述的石墨烯传感器的制备方法，其特征在于：步骤1)中，通过化学气相沉积方法于所述衬底的第一表面形成第一绝缘层，于所述衬底的第二表面形成第二绝缘层，所述第一绝缘层及第二绝缘层的材料包括SiN，厚度范围为30nm～150nm。

4.根据权利要求1所述的石墨烯传感器的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述窗口的径向尺寸为所述衬底径向尺寸的1/3～3/4。

5.根据权利要求1所述的石墨烯传感器的制备方法，其特征在于：步骤2)中，采用无机碱性腐蚀溶剂对所述衬底进行湿法腐蚀直至所述第二绝缘层，以形成腔体结构，所述无机碱性腐蚀溶剂包括KOH、NaOH、NH₄OH中的一种。

6.根据权利要求5所述的石墨烯传感器的制备方法，其特征在于：湿法腐蚀完成后，还包括依次采用丙酮、去离子水和异丙酮对所述衬底进行清洗的步骤。

7.根据权利要求1所述的石墨烯传感器的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述开孔的直径范围为1-5μm。

8.根据权利要求1所述的石墨烯传感器的制备方法，其特征在于：步骤4)包括：

步骤4-1)，于所述第二绝缘层表面旋涂光刻胶，并曝光形成露出所述第二绝缘层的金属电极图形；

步骤4-2)，通过磁控溅射、热蒸发或者激光脉冲沉积方法于所述光刻胶及露出的第二绝缘层表面沉积金属层；

步骤4-3)，剥离所述光刻胶及光刻胶上的金属层，形成金属电极。

9.根据权利要求8所述的石墨烯传感器的制备方法，其特征在于：步骤4-1)旋涂光刻胶前，先将所述第一绝缘层粘合于一完整表面上，然后于所述第二绝缘层表面旋涂光刻胶。

10.根据权利要求1所述的石墨烯传感器的制备方法，其特征在于：所述金属电极包括过渡金属层及电极金属层，所述过渡金属层包括Ge、Ni、Pt中的一种，厚度范围为10nm～20nm，所述电极金属层包括Au、Pt中的一种，厚度范围为50nm～70nm。

11.根据权利要求1所述的石墨烯传感器的制备方法，其特征在于：将步骤5)包括：

步骤5-1)，采用RCA标准清洗工艺清洗所述衬底；

步骤5-2)，将所述衬底迅速放入到石墨烯生长炉中，通过等离子体增强化学气相沉积PECVD方法直接在所述腔体结构表面生长石墨烯层，所述石墨烯层与所述腔体结构内的衬底表面形成肖特基接触。

12.一种石墨烯传感器，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底的第一表面形成有第一绝缘层，所述衬底的第二表面形成有第二绝缘层，所述第一表面与第二表面为所述衬底相对的两个表面，所述第一绝缘层中打开有窗口，所述第二绝缘层中打开有开孔；

腔体结构，基于所述窗口去除衬底材料而成，所述腔体结构直至所述第二绝缘层，且露出所述开孔；

金属电极，位于所述第二绝缘层上；

石墨烯层，形成于所述腔体结构表面，且与所述腔体结构内的衬底表面形成肖特基接触。