[发明专利]基于石墨烯的柔性光探测装置及其制造方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯的柔性光探测装置的制造方法，其特征在于，用于制造基于石墨烯的柔性光探测装置，所述方法包括：

按照预设形状对预先制备的金属层进行刻蚀，得到刻蚀后金属层，所述刻蚀后金属层上具有固定部；

采用化学气相沉积的方式，在利用所述固定部被固定的所述刻蚀后金属层上生长第一单层石墨烯；

在所述第一单层石墨烯上制备临时衬底层之后，去除所述刻蚀后金属层；

将带有所述临时衬底层的所述第一单层石墨烯转移至预先制备好的柔性衬底上的第一金属电极上，并去除所述临时衬底层；

对所述第一单层石墨烯进行选择性掺杂，得到掺杂后石墨烯；

将预先制备好的未掺杂单层石墨烯放置于所述柔性衬底上的第二金属电极上，且使得所述未掺杂单层石墨烯与所述掺杂后石墨烯之间存在接触区域；

制备所述装置顶部的透明栅极层，所述透明栅极层的部分区域覆盖在所述未掺杂单层石墨烯上与所述接触区域相对应的位置，得到柔性光探测装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用化学气相沉积的方式在所述刻蚀后金属层上生长第一单层石墨烯，包括：

利用所述固定部，将所述刻蚀后金属层固定放置于真空的石英管中之后，向所述石英管加压至预设压力后，通入氢气并加热至第一温度，并保持所述第一温度持续第一时长；

以第一流速继续向所述石英管中通入氢气，同时以第二流速通入甲烷气体，使得所述刻蚀后金属层上生长出石墨烯；

保持所述氢气和所述甲烷气体的通入状态的时长达到第二时长后，停止通入所述甲烷气体，得到生长有第一单层石墨烯的刻蚀后金属层。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述第一单层石墨烯进行选择性掺杂，得到掺杂后石墨烯，包括：

将具有凸起的承载部件放置于所述第一单层石墨烯的待掺杂区域，所述承载部件中仅所述凸起与所述第一单层石墨烯的待掺杂区域相接触，所述凸起上涂覆有待掺杂溶液；

对所述承载部件施加压力，以使所述待掺杂溶液对所述第一单层石墨烯进行掺杂，得到掺杂后石墨烯。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述承载部件的形状包括金字塔形状，

在所述承载部件的形状为所述金字塔形状时，所述金字塔形状的顶部作为所述凸起。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在柔性衬底上制备电极金属层；

对所述电极金属层进行刻蚀，形成第一金属电极和第二金属电极，得到带有第一金属电极和第二金属电极的柔性衬底，

其中，所述第一金属电极和所述第二金属电极之间存在间隔。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在对所述第一单层石墨烯进行选择性掺杂之前，对所述第一单层石墨烯进行刻蚀，使得刻蚀后的第一单层石墨烯的部分覆盖在所述第一金属电极上，刻蚀后的第一单层石墨烯的另一部分悬空于所述间隔之间。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一单层石墨烯上制备临时衬底层之后，去除所述刻蚀后金属层，包括：

利用仅与所述刻蚀后金属层发生反应的去除液体，去除所述刻蚀后金属层。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制备所述装置顶部的透明栅极层，包括：

在柔性衬底的四周放置液体围栏，形成承载槽；

向所述承载槽中加入离子凝胶液体中之后，按照预设图案形状对离子凝胶液体进行曝光处理，使得所述离子凝胶液体中被曝光的位置发生形成透明栅极层所需的聚合反应；

去除所述柔性衬底上未被曝光的离子凝胶液体，得到所述透明栅极层。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第一金属电极和所述第二金属电极之间的间隔内进行绝缘物质填充。

10.一种基于石墨烯的柔性光探测装置，其特征在于，所述装置是通过权利要求1-9任意一项所述的方法制造的，所述装置包括：柔性衬底(1)、第一金属电极(2)、第二金属电极(3)、掺杂后石墨烯(5 )、未掺杂单层石墨烯(4 )和透明栅极层(6)，

所述第一金属电极(2)和所述第二金属电极(3)位于所述柔性衬底(1)上，且所述第一金属电极(2)和所述第二金属电极(3)之间存在间隔；

所述掺杂后石墨烯(5)的部分位于所述第一金属电极(2)上、另一部分位于所述间隔之间；

所述未掺杂单层石墨烯(4)位于所述第二金属电极(3)上，且与所述掺杂后石墨烯(5)之间存在接触区域；

所述透明栅极层(6)位于所述装置顶部，且所述透明栅极层(6)的部分区域覆盖在所述未掺杂单层石墨烯(4)上与所述接触区域相对应的位置。