[发明专利]基于石墨烯和耦合光栅的光探测器及其制作方法

权利要求书

1.基于石墨烯和耦合光栅的光探测器，其特征在于，包括：

衬底、波导光栅耦合区、石墨烯吸收层、介质层和金属电极；

波导光栅结构是由波导材料通过微纳加工方法制备出的实现光子高效耦合的微纳结构；所述波导光栅耦合区的表面集成石墨烯，形成光子吸收及载流子转化区，光栅两侧的石墨烯分别位于介质层之上和波导材料之上；

所述介质层是在光栅一侧的波导材料表面沉积一定厚度和面积的绝缘材料实现；

在光栅的周围分别是石墨烯和波导材料的欧姆接触电极，三个电极分别位于波导材料之上、波导材料的石墨烯之上和介质层的石墨烯之上。

2.如权利要求1所述的光探测器，其特征在于，三个电极间形成分别基于金属/石墨烯/金属型即M/G/M和石墨烯/波导材料半导体结型即G/S的载流子收集结构，即探测原理结构。

3.如权利要求1或2所述的光探测器的制作方法，其特征在于，具体如下：

(1)将光子材料晶片正面均匀涂覆掩膜层，采用光刻或电子束光刻的方法，形成图形化的掩膜层结构；

(2)通过干法刻蚀或湿法刻蚀，将未掩膜区刻蚀，去掉掩膜层，形成波导、光栅及其连接区的微纳光子结构；

(3)通过生长沉积方法制备绝缘介质层，并结合光刻-刻蚀的加法或减法工艺，实现介质层的图形化结构；

(4)在其它基材上制备单层或多层石墨烯，并通过湿法或干法工艺将其转移至晶片的波导光栅区；或采用集成化的工艺，在晶片表面涂覆的GO即氧化石墨烯，并选择性还原波导光栅区的GO，得到RGO即还原氧化石墨烯；

(5)利用加法或减法微纳加工工艺，制备图形化的欧姆接触电极层。