[发明专利]石墨烯/非极性GaN紫外偏振探测器及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种石墨烯/非极性GaN紫外偏振探测器，其特征在于，包括从下到上依次排布的衬底、缓冲层、非极性GaN层和Ti/Au金属电极层，以及覆盖在非极性GaN层上的隔离层、石墨烯层和Au金属电极层；其中，所述Ti/Au金属电极层覆盖在非极性GaN层的一侧上，所述隔离层覆盖在非极性GaN层的另一侧上；所述石墨烯层部分覆盖在隔离层上，部分覆盖在非极性GaN层上，且石墨烯层不与Ti/Au金属电极层接触；所述Au金属电极层覆盖在隔离层上的石墨烯层上；所述石墨烯层和非极性GaN层形成石墨烯/非极性GaN功能层。

2.根据权利要求1所述的石墨烯/非极性GaN紫外偏振探测器，其特征在于，所述缓冲层包括生长在衬底上的AlN层和生长在AlN层上的AlGaN层，厚度分别为50～150nm和250～400nm。

3.根据权利要求1所述的石墨烯/非极性GaN紫外偏振探测器，其特征在于，所述非极性GaN层为a面GaN或m面GaN，厚度为1～3μm。

4.根据权利要求1所述的石墨烯/非极性GaN紫外偏振探测器，其特征在于，所述石墨烯层为单层或三层。

5.根据权利要求1所述的石墨烯/非极性GaN紫外偏振探测器，其特征在于，所述隔离层为SiO₂或Al₂O₃，厚度为150～250nm。

6.根据权利要求1～5任一项所述的石墨烯/非极性GaN紫外偏振探测器，其特征在于，所述衬底为r面蓝宝石、γ-LaAlO₂或β-LaGaO₂，厚度为300～450μm。

7.一种石墨烯/非极性GaN紫外偏振探测器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

采用金属有机物化学气相沉积法在衬底上依次生长缓冲层和非极性GaN层；

在所述非极性GaN层的两侧上分别进行光刻、蒸镀，制备得到隔离层和Ti/Au金属电极层；

在隔离层上和非极性GaN上通过转移或生长得到石墨烯，并通过刻蚀获得石墨烯层；其中，所述石墨烯层为单层或三层，并与非极性GaN层形成石墨烯/非极性GaN功能层，且石墨烯层不与Ti/Au金属电极层接触；

在隔离层上的石墨烯层上通过光刻、蒸镀获得Au金属电极层，Au金属电极层的区域不超过隔离层上石墨烯区域。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述衬底为r面蓝宝石、γ-LaAlO₂或β-LaGaO₂；

采用金属有机物化学气相沉积设备生长法在衬底上从下到上依次外延生长AlN层、AlGaN层和非极性GaN层的温度分别为1100～1200℃、1100～1200℃和1000～1150℃。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述光刻包括匀胶、烘干、曝光、显影；所述蒸镀隔离层、Ti/Au金属电极层、Au金属电极层的速率均为0.2～0.5nm/min；

所述刻蚀为等离子体刻蚀，刻蚀气体为空气或氧气，刻蚀功率为60～80W，时间为30～50min。

10.一种石墨烯/非极性GaN紫外偏振探测器的应用，其特征在于，将权利要求1～6任一项所述的石墨烯/非极性GaN紫外偏振探测器用于紫外偏振光的探测，或将权利要求7～9任一项所述的制备方法制备的石墨烯/非极性GaN紫外偏振探测器用于紫外偏振光的探测。