[发明专利]一种“三明治”型超快光电探测金属超结构的制作方法

摘要

本发明属于和光学领域和微纳系统领域，具体为一种“三明治”型超快光电探测金属超结构的制作方法。该结构包括表面生长一层二氧化硅的硅基片、在基片上转移的一层石墨烯薄膜、在石墨烯薄膜上沉积的方形孔洞阵列结构金属Ag薄膜层、电介质层、电介质层两端生长的金属Au电极薄膜层，以及整个结构的石墨烯覆盖层。利用方形孔洞阵列结构光学异常透射增强效应局域表面等离激元辐射增强效应耦合能够有效增强石墨烯薄膜光吸光性能以及光生载流子的产生，同时，本发明制得的金属超结构中夹心层的贵金属超材料结构具有的纳米级间隙能够使得石墨烯产生的光生载流子在其寿命内得到有效的收集，其光响应时间可以达到纳秒量级，从而实现了超快速的光电探测。

主权项

一种“三明治”型超快光电探测金属超结构的制作方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：将第一层石墨烯薄膜转移到表面生长一层二氧化硅的硅基片上；第二步：在第一层石墨烯薄膜上匀一层负光刻胶；第三步：采用电子束曝光系统对第一层石墨烯薄膜上的负光刻胶进行曝光，并进行显影、定影处理，在负光刻胶层上得到由若干间隔距离为纳米量级的方形凹槽组成的槽阵列；第四步：利用电子束热蒸发技术向方形凹槽内沉积金属Ag；第五步：采用剥离工艺将负光刻胶去除，则在石墨烯薄膜上得到由若干间隔距离为纳米量级的金属Ag组成的金属Ag阵列结构；第六步：利用磁控溅射薄膜沉积系统向第一层石墨烯薄膜上沉积电介质层TiO2，电介质层TiO2将金属Ag阵列结构覆盖；第七步：在电介质层和第一层石墨烯薄膜上位于电介质层两侧的位置匀一层正光刻胶；第八步：采用套刻工艺对正光刻胶曝光、显影、定影，将第一层石墨烯薄膜上电介质层TiO2两侧的正光刻胶去除；第九步：利用纳米团生长工艺在第一层石墨烯薄膜上生长一层金属Au作为电极薄膜，该电极薄膜位于电介质层TiO2的两侧；第十步：利用剥离工艺将正光刻胶去除；第十一步：将第二层石墨烯薄膜转移至电介质层TiO2上，最终得到石墨烯薄膜‑贵金属超材料结构‑石墨烯薄膜的“三明治”型金属超结构。