[发明专利]一种光电晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开一种光电晶体管及其制备方法，其中，所述制备方法包括步骤：将石墨烯转移至绝缘衬底上；在所述石墨烯上制备预定图形的金属电极，制得石墨烯晶体管；将生物光敏分子嫁接在所述石墨烯晶体管上，制得所述光电晶体管。所述石墨烯作为光电晶体管的沟道层，生物光敏分子作为光吸收层，通过生物光敏分子的吸收峰波长对应的光诱导光吸收层，形成光控门，实现对光电晶体管中电荷状态的调控；同时可与背栅电压结合，实现不同的电荷存储状态调控，存储于光吸收层的电荷受能带势垒的影响，稳定的存在于光吸收层。由于生物光敏分子的光电转换效率高，可显著提高一般石墨烯光电晶体管的量子转换效率。

技术领域

本发明涉及光电晶体管技术领域，特别涉及一种光电晶体管及其制备方法。

背景技术

石墨烯是单层或者少数几层的石墨，全部由碳原子组成，具有蜂巢结构。石墨烯具有卓越的电子学、光学性质，如具有非常高的载流子迁移率、高透光性、高热导率等等，这使得其成为近年来学术界和工业界广泛研究的明星材料。尤其在二维光电器件方面，有科学家认为其有望替代现有的光电半导体材料，以期制备高速度、高敏感性以及高光谱光电器件。但是石墨烯没有能隙，并且量子效率不高，这些特点限制了其在光电器件方面的应用。生物光敏分子如卟啉，具有独特的电子结构和光电性能，良好的光和热稳定性，通过模拟其在生物体中的光致电荷转移和能量转移，使得其在有机太阳能电池、分子开关和光存储领域有重要的应用。将光敏分子与石墨烯杂化，可充分利用光敏分子的光学特性和石墨烯的电学特性从而制备量子转化效率高，反应灵敏，热稳定好的特定光波长诱导的光电器件。而目前的石墨烯和光敏分子杂化器件多是基于氧化石墨烯制备，或是利用共价结合的方式得到复合材料，并未充分利用石墨烯的优良电学和热学性质。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光电晶体管及其制备方法，旨在解决现有光电晶体管未充分利用石墨烯的优良电学和热学性质，导致石墨烯光电晶体管的量子转换效率较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种光电晶体管的制备方法，其中，包括步骤：

将石墨烯转移至绝缘衬底上；

在所述石墨烯上制备预定图形的金属电极，制得石墨烯晶体管；

将生物光敏分子嫁接在所述石墨烯晶体管上，制得所述光电晶体管。

所述光电晶体管的制备方法，其中，在所述石墨烯上制备预定图形的金属电极的步骤包括：

利用电子束刻蚀工艺在石墨烯上依次进行旋涂光刻胶、曝光、显影、沉积金属电极、去除光刻胶处理，得到预定图形的金属电极；

或者，将刻有预定图形的金属掩板置于所述石墨烯上，在所述预定图形的金属掩板上沉积金属电极，得到预定图形的金属电极。

所述光电晶体管的制备方法，其中，所述金属电极材料为Au、Cr、Ag、Ti、Al或Nb中的一种。

所述光电晶体管的制备方法，其中，将生物光敏分子嫁接在所述石墨烯晶体管上的步骤包括：

将所述生物光敏分子溶于有机溶剂中并进行超声处理，得到生物光敏溶液；

将所述生物光敏溶液滴涂到所述石墨烯晶体管上并进行烘干处理，使所述光敏分子嫁接在所述石墨烯晶体管上。

所述光电晶体管的制备方法，其中，将生物光敏分子嫁接在所述石墨烯晶体管上的步骤包括：

将所述生物光敏分子溶于有机溶剂中并进行超声处理，得到生物光敏溶液；

采用热蒸发法将所述生物光敏溶液中的生物光敏分子直接蒸发在所述石墨烯晶体管上。