[发明专利]碳纳米管超宽带光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纳米管超宽带光电探测器，其特征在于：采用悬空碳纳米管薄膜的结构，利用碳纳米管薄膜与功函数不同的两种金属复合，分别对碳纳米管进行p掺杂和n掺杂；

包括：带有镂空槽的硅片衬底、生成于所述镂空槽两侧的电极支撑层、分别生成于两侧所述电极支撑层上的低功函数金属电极和高功函数金属电极、设置在金属电极上形成悬空结构的碳纳米管薄膜、以及分别生成于所述碳纳米管薄膜两端的低功函数金属掺杂层和高功函数金属掺杂层；

所述低功函数金属电极和低功函数金属掺杂层采用相同的金属；所述和高功函数金属电极和高功函数金属掺杂层采用相同的金属；碳纳米管的功函数介于两种金属之间。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管超宽带光电探测器，其特征在于：悬空的所述碳纳米管薄膜沟道带有图形化刻蚀结构。

3.根据权利要求1或2所述的碳纳米管超宽带光电探测器，其特征在于：进行光探测时，光束从没有金属掺杂层的碳纳米管薄膜的另一侧入射，采用电压表分别连接低功函数金属电极和高功函数金属电极测量器件两端的光电压。

4.根据权利要求1所述的碳纳米管超宽带光电探测器，其特征在于：所述电极支撑层为二氧化硅层。

5.根据权利要求1所述的碳纳米管超宽带光电探测器，其特征在于：所述碳纳米管薄膜为含有金属性碳纳米管和半导体性碳纳米管的混合型碳纳米管网状薄膜，且可见光平均透过率小于50%。

6.一种碳纳米管超宽带光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在硅片衬底上刻蚀出镂空槽；

步骤S2：在所述镂空槽两侧设置电极支撑层；

步骤S3: 在两侧所述电极支撑层上分别设置低功函数金属电极和高功函数金属电极；

步骤S4:将制备好的碳纳米管薄膜转移至所述低功函数金属电极和高功函数金属电极上并覆盖，形成悬空结构；

步骤S5:在所述碳纳米管薄膜两端分别生成低功函数金属掺杂层和高功函数金属掺杂层；其中，功函数小的金属对碳纳米管进行n掺杂，功函数大的金属对碳纳米管进行p掺杂；所述低功函数金属电极和低功函数金属掺杂层采用相同的金属；所述和高功函数金属电极和高功函数金属掺杂层采用相同的金属；碳纳米管的功函数介于两种金属之间。

7.根据权利要求6所述的碳纳米管超宽带光电探测器的制备方法，其特征在于：还包括步骤S6:对悬空的碳纳米管薄膜沟道进行图形化刻蚀。

8.根据权利要求6所述的碳纳米管超宽带光电探测器的制备方法，其特征在于：

步骤S1具体为：通过湿法刻蚀或者干法刻蚀方法，在硅片衬底上刻蚀出宽度为50μm~1mm的镂空槽；

步骤S2具体为：通过热氧化法在硅片衬底上生长200nm~500nm厚的二氧化硅层作为电极支撑层；

步骤S3具体为：在镂空槽两端通过热蒸镀或电子束蒸镀或磁控溅射沉积20~100nm厚的两种功函数不同的金属，形成低功函数金属电极和高功函数金属电极；

步骤S4具体为：将制备好的同时含有金属性碳纳米管和半导体性碳纳米管的混合型碳纳米管网状薄膜通过静电吸附转移至所述低功函数金属电极和高功函数金属电极上，薄膜的可见光平均透过率小于50%；

步骤S5具体为：利用掩模版，在悬空的所述碳纳米管薄膜上，采用电子束蒸镀或者热蒸镀或者磁控溅射的方式制备与步骤S2相同的两种金属，形成低功函数金属掺杂层和高功函数金属掺杂层。

9.根据权利要求6所述的碳纳米管超宽带光电探测器的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述电极支撑层为二氧化硅层上刻蚀出宽度在50μm~1mm的镂空槽。