[发明专利]一种基于碳量子点和石墨烯的光电探测器及制备方法

权利要求书

1.一种基于碳量子点和石墨烯的光电探测器，包括：硅衬底(1)、石墨烯薄膜(2)、碳量子点(3)和源漏电极(4)，其特征在于：

所述的光电探测器底层为硅衬底(1)，石墨烯薄膜(2)位于衬底硅(1)之上，碳量子点(3)位于石墨烯薄膜(2)之上，源漏电极(4)位于石墨烯薄膜(2)之上；

所述的硅衬底(1)为p型硅衬底，厚度为200μm，其上有厚度为300nm的二氧化硅氧化层，电阻率为0.01Ω·cm；

所述的石墨烯薄膜(2)为单层石墨烯；

所述的碳量子点(3)带隙可调，在紫外和可见光波段都有吸收，粒径为2.0-4.0nm，平均粒径为2.54nm；

所述的源漏电极(4)的电极材料为铬和金，金层位于铬层之上，其中铬黏附层的厚度为5nm，金层的厚度为60nm。

2.一种制备如权利要求1所述的基于碳量子点和石墨烯的光电探测器的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)硅衬底的切割、清洗和预处理：首先对硅衬底进行切割；然后将衬底分别置于丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗数次；最后将清洗干净的衬底放入氧等离子刻蚀机中进行刻蚀；

2)覆盖石墨烯薄膜：在硅衬底的上表面借助湿法转移一层石墨烯薄膜；

3)旋涂碳量子点：将制备好的碳量子点溶液超声分散，通过旋涂的方法在石墨烯薄膜上旋涂碳量子点，最后在加热板上加热；

4)光刻、蒸镀源漏电极图案：首先设计电极掩模版；再进行紫外光刻，然后采用热蒸发技术，在石墨烯薄膜上蒸镀源漏电极图案，首先生长5nm的铬粘附层，然后生长厚度为60nm的金电极；

5)套刻和氧刻碳量子点石墨烯纳米结构：首先设计套刻版；然后对石墨烯薄膜进行紫外套刻以及氧等离子体刻蚀，形成具有一定有效面积的碳量子点和石墨烯的光电探测器。

3.根据权利要求2所述的一种制备如权利要求1所述的基于碳量子点和石墨烯的光电探测器的方法，其特征在于：步骤1)中所述的氧等离子体刻蚀机中刻蚀的功率为100W-300W，真空度100mTorr-120mTorr，刻蚀时间60s-180s。

4.根据权利要求2所述的一种制备如权利要求1所述的基于碳量子点和石墨烯的光电探测器的方法，其特征在于：步骤2)中所述的石墨烯薄膜采用化学气相沉积方法在铜箔基底上制备。

5.根据权利要求2所述的一种制备如权利要求1所述的基于碳量子点和石墨烯的光电探测器的方法，其特征在于：步骤3)中所述的碳量子点是以柠檬酸为碳源，乙二胺为氮源通过水热法制备；合成的氮掺杂碳量子点通过0.22um抽滤膜抽滤，12000r/min离心和500道尔顿透析膜透析来提纯。

6.根据权利要求2所述的一种制备如权利要求1所述的基于碳量子点和石墨烯的光电探测器的方法，其特征在于：步骤3)中所述旋涂方法中的旋转速度为2000rpm-3000rpm，加热温度90℃-120℃，加热时间3-5min。

7.根据权利要求2所述的一种制备如权利要求1所述的基于碳量子点和石墨烯的光电探测器的方法，其特征在于：步骤5)中所述的氧等离子体刻蚀压强为100torr-120torr的压强，刻蚀功率为100W-300W，刻蚀时间60s-180s。