[发明专利]一种石墨烯高灵敏度光电探测器及其制备方法

说明书

本发明属于光电器件技术领域，公开了一种石墨烯高灵敏度光电探测器及其制备方法，所述石墨烯高灵敏度光电探测器包括：复合衬底、隔离层、石墨烯接触电极、碳量子点、石墨烯薄膜及抗反射层；所述隔离层位于复合衬底；所述电极位于隔离层；所述碳量子点位于电极；所述石墨烯薄膜位于电极；所述石墨烯薄膜表面覆盖有抗反射层；所述复合衬底由硬质衬底和脆性衬底通过键合形成；所述硬质衬底为由二氧化硅构成，所述脆性衬底由InP或Ge构成；所述抗反射层为由二氧化硅组成的透明薄膜。本发明制备的光电探测器超薄、易于大面积集成，灵敏度高，能提高光电探测器的响应速度，在射线测量和探测、工业自动控制、光度量计等领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于光电器件技术领域，尤其涉及一种石墨烯高灵敏度光电探测器及其制备方法。

背景技术

目前，光电探测器以光电效应为基础能把光信号转换为电信号。光电探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等，在家用电器方面可用于电视机、手机背光调节，感应照明工具节能控制等。

常规的半导体光电探测器存在响应度低、响应时间慢、探测灵敏度低等问题。例如，基于硅，砷化镓，铟镓砷等半导体材料的传统光电探测器普遍存在响应波段窄，响应灵敏度不够高等问题。因此，亟需一种新的石墨烯高灵敏度光电探测器及其制备方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有光电探测器响应度低、响应时间慢、探测灵敏度低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种石墨烯高灵敏度光电探测器及其制备方法。

本发明是这样实现的，一种石墨烯高灵敏度光电探测器的制备方法，所述石墨烯高灵敏度光电探测器的制备方法包括以下步骤：

步骤一，于硬性衬底上刻蚀形成凹部，在脆性衬底上刻蚀与形成的凹部形状相同的凸部；分别对硬性衬底凹部内的和脆性衬底凸部的键合面进行抛光；

步骤二，将键合面放置于去离子水中超声清洗，在清洗后的键合面上涂布键合用的液体，将硬性衬底的凹部与脆性衬底的凸部对准，并将硬性衬底与脆性衬底贴合；

步骤三，在惰性气体气氛中在160-200℃退火200-220min，再在500-600℃退火10-20分钟；对已经键合的脆性衬底进行离子注入形成缺陷层，对进行离子注入后的已键合的衬底进行加热；

步骤四，保温直到脆性衬底从所述缺陷层剥离，将脆性衬底的一部分保留在硬性衬底上；对脆性衬底的断裂面进行抛光，即可得所述复合衬底；在制备得到的复合衬底上于700-800℃下氧化生长隔离层；

步骤五，在隔离层上表面生长第一介质层；在所述第一介质层与石墨烯接触电极区对应的区域和所述隔离层的所述石墨烯接触电极区注入硅离子和/或铟离子；在所述第一介质层的上表面生长第二介质层；在所述第二介质层与所述第一区域对应的部分的上表面涂覆第二光刻胶层；

步骤六，通过干法刻蚀工艺分别去除所述第一介质层和所述第二介质层与所述石墨烯接触电极区对应的部分；通过电子束蒸发工艺在所述隔离层的上表面蒸发所述金属层；去除所述第二光刻胶层；

步骤七，分别去除所述第一介质层和所述第二介质层与所述石墨烯接触电极区对应的部分；在所述隔离层的所述石墨烯接触电极区的上表面生长金属层，得到覆盖石墨烯接触电极的隔离层；

步骤八，用体积比为1：1的无水乙醇和去离子水混合而成的溶液配置0.125M的维生素C溶液，得到透明反应前驱体溶液；将前驱体溶液加入到反应釜中进行反应，得到深褐色产物；

步骤九，向所述深褐色产物中加入二氯甲烷，多次萃取，取上层水溶液并经过透析膜进行分离纯化，得到碳量子点溶液；将制备好的碳量子点溶液进行超声分散；通过旋涂的方法在覆盖石墨烯接触电极的隔离层上旋涂碳量子点；