[发明专利]电磁波检测器、电磁波检测器阵列以及电磁波检测方法

说明书

电磁波检测器包括并排设置于绝缘层之上的p型以及n型的石墨烯、隔着石墨烯而对置配置的第一电极和第二电极、向p型以及n型的石墨烯施加动作电压的栅极电极以及连接于2个第二电极之间的平衡电路和检测电路，p型的石墨烯具有比动作电压高的狄拉克点电压，n型的石墨烯具有比动作电压低的狄拉克点电压，在电磁波未入射于石墨烯的状态下，平衡电路使第一电极和第二电极具有相同电位，在电磁波入射于p型以及n型的石墨烯的状态下，检测电路检测第二电极间的电信号，输出电磁波入射后的状态的电信号。

技术领域

本发明涉及电磁波检测器、电磁波检测器阵列以及电磁波检测方法，尤其涉及使用了石墨烯作为检测层的电磁波检测器、电磁波检测器阵列以及电磁波检测方法。

背景技术

在以往的电磁波检测器中，通常使用半导体材料作为电磁波检测层，但是由于半导体材料具有预定的带隙，因此仅能够检测具有比带隙更大的能量的电磁波。对此，作为下一代的电磁波检测器的电磁波检测层的材料，带隙为零或者极小的石墨烯受到关注，例如提出了在基板上设置栅极氧化膜，在其之上堆积石墨烯的沟道层，在沟道层的两端形成有源极以及漏极的电磁波检测器(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2013-502735号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在由石墨烯单体形成电磁波检测层的情况下，存在着电磁波的吸收率非常低，低至约几％，尽管能够检测的波段宽，但是检测灵敏度低下的问题。另外，由于石墨烯具有双极特性，因此与通常的半导体材料不同，OFF动作困难，在作为电磁波检测器使用时，也存在着无法使暗电流为零的问题。

于是，本发明的目的在于提供一种能够检测的电磁波的波段宽、检测灵敏度高并且能够执行OFF动作的、使用了石墨烯作为电磁波检测层的材料的电磁波检测器、电磁波检测器阵列以及电磁波检测方法。

用于解决问题的方案

本发明的第一方式为一种电磁波检测器，将电磁波变换为电信号而检测，该电磁波检测器的特征在于，

包括：

基板；

绝缘层，设置于基板之上；

p型以及n型的石墨烯，并排设置于绝缘层之上；

第一电极以及第二电极，隔着p型以及n型的石墨烯而对置配置，其中，

第一电极为在p型以及n型的石墨烯的一端与两者电连接的1个电极，

第二电极为与p型以及n型的石墨烯的另一端分别电连接的2个电极；

栅极电极，向p型以及n型的石墨烯施加动作电压；

平衡电路，连接于2个第二电极之间；以及

检测电路，检测2个第二电极之间的电信号，

其中，

p型的石墨烯具有比动作电压高的狄拉克点(dirac point)电压，n型的石墨烯具有比动作电压低的狄拉克点电压，

在电磁波未入射于p型以及n型的石墨烯的状态下，平衡电路使第一电极和第二电极具有相同电位，

在电磁波入射于p型以及n型的石墨烯的状态下，检测电路检测第二电极之间的电信号，

输出电磁波入射后的状态的电信号。

另外，本发明的第二方式为一种电磁波检测器，将电磁波变换为电信号并检测，该电磁波检测器的特征在于，

包括：