[发明专利]一种采用声波谐振器和碳纳米管的探测器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种采用声波谐振器和碳纳米管的探测器及其制造方法，探测器包括声波谐振器，所述的声波谐振器包括衬底，在所述的声波谐振器远离衬底的一侧设有碳纳米管。制造方法为在声波谐振器远离衬底的一侧生长碳纳米管。其优点在于：所述的探测器响应时间短、灵敏度高，同时具有较高的工作频率，具有在无线通信领域的应用前景。

技术领域

本发明涉及半导体器件及制造领域，具体涉及一种采用声波谐振器和碳纳米管的探测器及其制造方法。

背景技术

近几十年来，光探测器得到了快速发展，在军事、工农业生产、医疗卫生等领域以及日常生活方面都得到了广泛应用。随着新材料、新结构、新工艺的不断涌现，其应用领域也在不断拓宽。其中光热探测器对各种波长的红外辐射均有响应，是无选择性的探测器。与典型的光子探测器相比，光热探测器可在室温下工作，不需要制冷器，因此成本较低，系统更加简单紧凑。

光热探测器的典型热时间常数大约为毫秒数量级，比光子探测器的典型时间常数要长得多，因此在某些应用中，热探测器不如光子探测器。热探测器在灵敏度和频率响应之间存在着一种平衡，如果想要获得较高的灵敏度，则要迫使探测器有较低的频率响应。一方面，如果希望探测器的响应速度快一些，即响应时间τ_th小一些，已知因此探测器与周围环境间的热导G_th越大(热阻越小)越好，也就是探测器与周围环境间的热绝缘性较低。另一方面，如果希望其灵敏度高一些，即温度变化ΔT大一些，已知因此其热导G_th越小(热阻越大)越好，也就是探测器与周围环境间的热绝缘性较高。因此很多设计出来的热探测器通常都会在灵敏度和响应时间之间采取一定的折中。现阶段由于热探测器材料制备以及器件结构设计和制作工艺的改进，已经可以使热导有较大的变化范围，但是提高热探测器的灵敏度仍需要以牺牲时间响应为代价。

传统探测器的输出信号通常很小，因此需要前置放大器，从而会引入噪声。放大器噪声最终限制了热探测器的高频性能，并且很有可能是限制非致冷测辐射热计性能的因素。近年来，出现了一系列适用于低阻抗源和高阻抗源的低噪声级的场效应管，即使如此，仍会出现放大器噪声是主要噪声源的情况，热探测器在高频时性能受限的问题仍未被解决，限制了其在无线通信中的应用。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种采用声波谐振器和碳纳米管的探测器及其制造方法。本发明所述的探测器响应时间短、灵敏度高，同时具有较高的工作频率，具有在无线通信领域的应用前景。

本发明所述的一种采用声波谐振器和碳纳米管的探测器，包括声波谐振器，所述的声波谐振器包括衬底，在所述的声波谐振器远离衬底的一侧设有碳纳米管。

优选地，在所述的声波谐振器和碳纳米管之间设有石墨烯互连层。

优选地，所述的声波谐振器还包括设置在衬底上的谐振结构，所述的谐振结构包括依次层叠在衬底上的二氧化硅层、底电极、压电薄膜和顶电极；所述的衬底在设有谐振结构的位置设有空腔。

优选地，所述的空腔的截面呈弧形，空腔的中部向底电极的方向凸起。

优选地，所述的碳纳米管垂直于声波谐振器的表面。

一种采用声波谐振器和碳纳米管的探测器的制造方法，所述的制造方法包括以下步骤：

S0、在衬底上制备底电极；

S1、在底电极远离衬底的一侧沉积压电薄膜；

S2、在压电薄膜远离底电极的一侧制备顶电极；

S3、在顶电极远离压电薄膜的一侧制备石墨烯互连层；

S4、通过刻蚀工艺使石墨烯互连层图形化，并使其图形与顶电极重合；

S5、在石墨烯互连层上淀积催化剂；

S6、生长碳纳米管；