[发明专利]一种石墨烯光电探测器

说明书

本发明公开了一种光电探测器，该探测器由硅肖特基结探测电路与自支撑纳米石墨烯光吸收膜共同组成。该自支撑石墨烯膜由众多石墨烯片通过物理交联组成。石墨烯膜厚度很小，并且内部结构完美，仅存在极少的缺陷，因此具有极高的载流子迁移率、透明度以及柔性。

技术领域

本发明涉及高性能器件，尤其涉及一种石墨烯光电探测器。

背景技术

宏观组装氧化石墨烯或者石墨烯纳米片的石墨烯膜是纳米级石墨烯的主要应用形式，常用的制备方法是抽滤法、刮膜法、旋涂法、喷涂法和浸涂法等。通过进一步的高温处理，能够修补石墨烯的缺陷，能够有效的提高石墨烯膜的导电性和吸光特性，可以广泛应用于智能手机、智能随身硬件、平板电脑、笔记本电脑、光电器件等应用。

但是目前，目前石墨烯基的光电探测器主要分为两类：氧化石墨烯热致载流子光电探测器；石墨烯光致载流子探测器。其中纯石墨烯基光致载流子探测器又有很多设计类型。但是他们都存在三个共同的缺陷：其一，单层石墨烯吸光率只有2.3％；其二，石墨烯带隙为0，光致载流子复合速度很快，

不能高效的分离；其三，石墨烯电导率很高，暗电流过高。

为此我们以氧化石墨烯为基础，在石墨烯膜中引入缺陷，希望能少量打开石墨烯膜的带隙；边缘缺陷同时降低了石墨烯的电导率，降低暗电流；多层石墨烯的构建，增加了光的吸收度，增强光电效应；最重要的是，石墨烯膜具有厘米级的尺寸，区别于以往的微米级别探测器，具有更强的环境适应性。另外，石墨烯膜较厚，可以探测波段更宽。此方法制备的石墨烯膜探测器，为光电探测设计打开了新的大门。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种石墨烯光电探测器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种石墨烯光电探测器，包括硅肖特基结和覆盖于所述硅肖特基结的自支撑石墨烯膜，所述自支撑石墨烯膜通过以下方法得到：

(1)将氧化石墨烯配制成浓度为0.5-10ug/mL氧化石墨烯水溶液，以AAO膜为基底抽滤成膜。

(2)将贴附于AAO的氧化石墨烯膜置于密闭容器中，在80-100℃下从底部往上熏蒸HI蒸汽0.1-1h。

(3)用蒸镀、流延等方法将融化的固体转移剂均匀涂敷在还原氧化石墨烯膜表面，并于室温下自然冷却，直到基底膜自然脱落。

(4)将上述得到的固体转移剂支撑的石墨烯膜在固体转移剂挥发的温度下挥发掉固体转移剂，得到独立自支撑的石墨烯膜。

(5)将上述独立自支撑石墨烯膜放入3000摄氏度高温炉中处理，修复石墨烯膜结构，去除内部缺陷。

进一步地，所述的固体转移剂，选自如下物质，例如石蜡、萘、三氧化二砷、樟脑、硫、降冰片烯、松香等可在某种条件下升华或者挥发的不溶于水的小分子固态物质。

进一步地，所述的固体转移剂的升华温度要控制在320度以下；升华压力以及环境含氧量根据物性而定。

进一步地，所述步骤5中的升温过程如下：0-2000摄氏度，5-20摄氏度每分钟；2000-3000摄氏度，2-5摄氏度每分钟。

进一步地，还包括对步骤5处理后的石墨烯膜进行溴掺杂处理，具体为：将石墨烯膜和一定量的液溴置于同一密封的容器中，其中液溴的量m与容器容积v满足：m/v＝1g/L，然后将整个容器用液氮冰冻后抽真空直至将空气完全抽除。室温(20-30℃)下自然解冻后放入30-40摄氏度的烘箱中加热12-24小时，得到溴掺杂的自支撑石墨烯膜。

进一步地，所述光电探测器的响应度为40-1000mA/W，响应波长范围为0.3-20um。