[发明专利]无源位置灵敏探测器、其制备方法及其测量方法

说明书

本发明提供了一种基于石墨烯‑硅（Si）异质结的无源位置灵敏探测器，所述的探测器器包括Si衬底、设在Si衬底上的石墨烯，设在石墨烯上的金属电极和设在Si衬底背面的金属电极；所述的Si衬底是轻掺杂Si衬底，电阻率为1‑10Ωcm；所述的石墨烯是单层、双层或3‑10层的少层石墨烯；所述的石墨烯上金属电极为金、镍或铂；所述的Si衬底背面的金属电极为铝。本发明的有益效果如下：基于本发明所获得的基于石墨烯‑硅异质结的无源位置灵敏探测器，不仅实现了无功耗，还可以大幅提升现有硅基位置灵敏探测器的最低极限探测功率和工作波长等性能指标。

技术领域

本发明涉及一种基于石墨烯-硅异质结的无源位置灵敏探测器，本发明属光电子器件领域。

背景技术

位置灵敏探测器是基于横向光电效应的一种位置探测器，目前已广泛应用于距离，位移，角度的测量。极限探测功率是位置灵敏探测器一个重要的参数，现有基于Si的位置灵敏探测器由于响应度低，导致其探测的光强通常在微瓦级别，严重限制其应用范围。比如在激光制导中，核心部件位置灵敏探测组件的最小探测功率Pmin直接决定了工作距离。Si基位置灵敏探测器通常需要加比较大的偏压来保障其探测性能。此外，由于Si基位置灵敏探测器光敏材料只有Si，限制了其工作波长。因此，亟需一种宽波段响应的高灵敏无源位置灵敏探测器。

为了实现上述高性能位置灵敏探测器，在Si上复合其他高性能材料是一种不错的选择，这样既可以保留Si基位置灵敏探测器的现有性能，又能弥补其现有的不足。新型二维半导体材料石墨烯(graphene)由于其高迁移率和宽带吸收使之成为光电应用领域最有潜力的候选者。石墨烯作为光敏材料可以吸收从可见到太赫兹的光，结合自身的高迁移率可使载流子在其中扩散很远的距离，这为高性能位置灵敏探测器提供了新的机遇。

基于上述背景，本发明提出一种基于石墨烯-硅异质结的无源位置灵敏探测器。

发明内容

本发明提出一种基于石墨烯-硅异质结的无源位置灵敏探测器。以解决现有位置灵敏探测器多项问题，包括功耗(有源)，最低极限探测功率，工作波长限制等。

本发明的技术方案如下：

一种基于石墨烯-硅异质结的无源位置灵敏探测器，所述的探测器包括Si衬底、设在Si衬底上的石墨烯，设在石墨烯上的金属电极和设在Si衬底背面的金属电极；

所述的Si衬底是轻掺杂Si衬底，电阻率为1-10Ωcm；

所述的石墨烯是单层、双层或3-10层的少层石墨烯；

所述的石墨烯上金属电极为金、镍或铂；

所述的Si衬底背面的金属电极为铝。

所述的基于石墨烯-硅异质结的无源位置灵敏探测器的制备方法，包括如下步骤：

1)将化学气相沉积法(CVD)制备的石墨烯转移在Si衬底上；

2)通过掩膜法和金属薄膜沉积技术在石墨烯四周沉积四个对称金属电极；

3)通过掩膜法和金属薄膜沉积技术在Si衬底的背面中心位置沉积一个铝电极。

所述的基于石墨烯-硅异质结的探测器在用于无源位置灵敏探测中的应用。

本发明的基于石墨烯-硅异质结的无源位置灵敏探测器的测量方法：同时测量石墨烯上金属电极与Si衬底背面铝电极的电势差。