[发明专利]基于纳晶结构碳膜的场效应管结构光电器件及其制备方法

权利要求书

1.一种基于纳晶结构碳膜的场效应管结构光电器件，其特征在于，包括从下至上依次层叠设置的第一金属电极层和硅衬底，所述硅衬底上表面相对两侧端均设置有二氧化硅层，所述硅衬底两侧端二氧化硅层上分别设置有第二金属电极层和第三金属电极层，所述第二金属电极层和第三金属电极层上设置有垂直生长的石墨烯纳晶碳膜，所述石墨烯纳晶碳膜通过定点转移方法搭覆在所述第二金属电极层和第三金属电极层上，所述石墨烯纳晶碳膜与硅衬底上表面接触并通过范德华作用形成光电异质结；所述第二金属电极层与第三金属电极层之间设置有用于输出源极漏极电压的第一电源，所述第一金属电极层与第二金属电极层之间设置有用于输出栅极电压的第二电源。

2.根据权利要求1所述的基于纳晶结构碳膜的场效应管结构光电器件，其特征在于，所述石墨烯纳米晶碳膜的厚度为50-80nm。

3.根据权利要求1所述的基于纳晶结构碳膜的场效应管结构光电器件，其特征在于，所述第一金属电极层、第二金属电极层和第三金属电极层的材料均为钛金合金材料。

4.根据权利要求1所述的基于纳晶结构碳膜的场效应管结构光电器件，其特征在于，所述硅衬底的厚度为0.4-0.6mm。

5.根据权利要求1所述的基于纳晶结构碳膜的场效应管结构光电器件，其特征在于，所述二氧化硅层的厚度为200-400nm。

6.一种基于纳晶结构碳膜的场效应管结构光电器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：

在氧气氛围下，对硅衬底进行热处理使硅衬底上表面覆盖有二氧化硅层；

通过光刻工艺去除硅衬底上表面中间区域的二氧化硅层，在硅衬底上表面相对两侧端保留二氧化硅层；

在所述硅衬底的下表面沉积第一金属电极层，并在所述硅衬底两侧端二氧化硅层表面分别沉积第二金属电极层和第三金属电极层；

在显微观测下，将预先制备好的石墨烯纳晶碳膜通过定点转移方法搭覆在所述第二金属电极层和第三金属电极层上，所述石墨烯纳晶碳膜与所述硅衬底接触并通过范德华作用形成光电异质结；

在所述第二金属电极层和第三金属电极层之间设置用于输出源极漏极电压的第一电源，并在第一金属电极层和第二金属电极层之间设置输出栅极电压的第二电源，形成基于纳晶结构碳膜的场效应管结构光电器件。

7.根据权利要求6所述基于纳晶结构碳膜的场效应管结构光电器件的制备方法，其特征在于，所述石墨烯纳晶碳膜的制备方法包括步骤：

以氩气等离子体作为离子源，碳基片作为靶源，通过直流溅射在二氧化硅基体表面生长碳纳米薄膜；

改变等离子体中氩气气压氛围，采用低能电子照射在所述碳纳米薄膜中诱导垂直生长石墨烯纳晶，得到石墨烯纳晶碳膜。

8.根据权利要求7所述基于纳晶结构碳膜的场效应管结构光电器件的制备方法，其特征在于，在改变等离子体中氩气气压氛围，采用低能电子照射在所述碳纳米薄膜中诱导生长石墨烯纳晶的步骤中，所述电子密度为10⁹-10¹⁰个/cm³。