[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

权利要求书

1.一种电磁波检测器，将预定的检测波长的电磁波变换为电信号来检测，所述电磁波检测器的特征在于，包括：

基板；以及

绝缘层，设置于该基板之上，

所述电磁波检测器还具有以下的(a)或者(b)的结构：

(a)的结构包括：

受光石墨烯以及参照石墨烯，并排配置于该绝缘层之上；

第1电极以及第2电极，隔着该受光石墨烯以及该参照石墨烯而对置配置，该第1电极为在该受光石墨烯以及该参照石墨烯的一端与双方电连接的1个电极，该第2电极为与该受光石墨烯以及该参照石墨烯的另一端分别电连接的两个电极；

栅极电极，对该受光石墨烯以及该参照石墨烯施加栅极电压；

平衡电路，连接于两个该第2电极之间；以及

检测电路，检测两个该第2电极之间的电信号，

在该受光石墨烯中，掺杂有载流子，在具有该检测波长的电磁波入射的情况下由于带内跃迁而产生光载流子，

在该参照石墨烯中，掺杂有载流子，在具有该检测波长的电磁波入射的情况下由于泡利阻塞效应而不产生光载流子，

在具有该检测波长的电磁波不入射到该受光石墨烯以及该参照石墨烯的状态下，该平衡电路使该第1电极和该第2电极处于相同电位，

在该检测波长的电磁波入射到该受光石墨烯以及该参照石墨烯的状态下，该检测电路检测该第2电极之间的电信号，

该(a)的结构输出具有该检测波长的电磁波入射的状态的电信号，

(b)的结构包括：

石墨烯，设置于该绝缘层之上；

第1电极以及第2电极，隔着该石墨烯而对置配置，该第1电极与该石墨烯的一端电连接，该第2电极与该石墨烯的另一端电连接；

栅极电极，对该石墨烯施加栅极电压；以及

检测电路，检测该第1电极与该第2电极之间的电信号，

该栅极电压包括：

第1栅极电压，将载流子掺杂到该石墨烯，以使得在具有该检测波长的电磁波入射的情况下由于带内跃迁而产生光载流子；以及

第2栅极电压，将载流子掺杂到该石墨烯，以使得在具有该检测波长的电磁波入射的情况下由于泡利阻塞效应而不产生光载流子，

进而，该栅极电压是在具有该检测波长的电磁波不入射的情况下，在施加该第1栅极电压的状态和施加该第2栅极电压的状态下，使该第1电极与该第2电极之间的电流或者电压成为相同的电压，

该(b)的结构输出具有该检测波长的电磁波入射的情况下的施加该第1栅极电压的状态与施加该第2栅极电压的状态的该电信号的差分。

2.根据权利要求1所述的电磁波检测器，其特征在于，

所述受光石墨烯以及所述参照石墨烯通过所述栅极电压的施加而被掺杂载流子。

3.根据权利要求1所述的电磁波检测器，其特征在于，

所述平衡电路为组合所述受光石墨烯、所述参照石墨烯以及两个以上的电阻元件而成的桥电路、或者组合该受光石墨烯和3个以上的电阻元件而成的桥电路。

4.根据权利要求3所述的电磁波检测器，其特征在于，

所述电阻元件包括从由半导体薄膜晶体管元件、薄膜电阻元件、2维材料晶体管元件以及使用了所述参照石墨烯的晶体管元件构成的群组选择出的1个或者多个元件。

5.根据权利要求1所述的电磁波检测器，其特征在于，

作为所述检测电路使用差动放大电路，将从串联地电连接所述受光石墨烯以及所述参照石墨烯的所述第1电极输出的电磁波照射时的差分电流作为差动放大电路的输入而使用。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的电磁波检测器，其特征在于，

所述栅极电极设置于所述受光石墨烯以及所述参照石墨烯中的至少任意一方或者双方、或在所述石墨烯之上或者之下中的至少一方设置的绝缘层之上或者之下中的至少一方，将电压从该栅极电极施加到该受光石墨烯以及该参照石墨烯、或者该石墨烯。