[发明专利]一种铟纳米颗粒阵列修饰的石墨烯/硒化锌纳米带肖特基结蓝光光电开关及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电开关领域，具体涉及石墨烯/硒化锌纳米带肖特基结蓝光光电开关及其制备方法。

背景技术

蓝色光是一种波长范围在440nm～475nm的可见光，在日常生活中十分常见，蓝色也是三原色中的一元。光电开关，又被称为光电传感器，是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体的有无，光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。蓝光光电开关就是采用蓝色光作为检测光束，对微弱的蓝光信号的检测是光电开关的关键技术。现有的光电开关中，纳米光电开关与同种材质的薄膜光电开关相比，具有更快的反应速度及抗干扰能力，因此纳米光电开关具有很好的发展前景及潜在意义，例如安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中常用的机械手臂运动次数计数器等。

表面等离子体是指在金属表面存在的自由振动的电子与光子相互作用产生的沿着金属表面传播的电子疏密波，它能够被电子也能被光波激发。表面等离子体是目前纳米光电子学科的一个重要的研究方向，它受到了包括材料学家，化学家，物理学家，生物学家等多个领域人士的极大的关注。随着纳米技术的发展，表面等离子体被广泛研究用于光子学，数据存储，显微镜，太阳能电池和生物传感器等方面。

硒化锌是一种重要的II-VI族化合物半导体材料，它在室温下的直接禁带宽度约为2.7eV,对波长为460nm的蓝光有很强的吸收。一直以来，硒化锌都被视为是光电器件领域前景广阔的纳米材料，并在发光二极管(LEDs)、激光二极管(LDs)等方面得到广泛应用。和传统的半导体材料硅和砷化镓相比，硒化锌对蓝光及紫外光更具有灵敏性。

石墨烯是由单层碳原子周期性紧密堆积构成的结构类似苯环(六角形蜂巢结构)的一种二维碳材料。石墨烯是由英国曼切斯特大学的两位科学家首次发现的，当时他们通过对石墨片层层剥离得到了仅由一层碳原子构成的薄片，就是石墨烯。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm²/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10^-8Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。由于其独有的特性，石墨烯被称为“神奇材料”，科学家甚至预言其将“彻底改变21世纪”。由于高导电性、高强度、超轻薄等特性，石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯传感器，能很好的对地球高空大气层的微量元素、航天器上的结构性缺陷等进行检测,并且石墨烯在超轻型飞机材料领域的应用上也发挥了重要的作用。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，充分利用石墨烯这一新型的二维纳米材料，以及金属纳米颗粒特殊的等离子体共振特性，提供一种结构新颖、制备工艺简单、光吸收能力强、响应速度快、且抗电磁干扰能力强的一种铟纳米颗粒阵列修饰的石墨烯/硒化锌纳米带肖特基结蓝光光电开关。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明铟纳米颗粒阵列修饰的石墨烯/硒化锌纳米带肖特基结蓝光光电开关，其特点在于：在绝缘衬底上表面分布有硒化锌纳米带，所述硒化锌纳米带的一端设置有与所述硒化锌纳米带呈欧姆接触的金电极，所述硒化锌纳米带的另一端设置有与所述硒化锌纳米带呈肖特基接触的石墨烯薄膜，在所述石墨烯薄膜的上表面修饰有呈六角点阵排布的铟纳米颗粒阵列，在所述石墨烯薄膜的一侧引出有与石墨烯薄膜呈欧姆接触的引出电极。金电极与石墨烯薄膜位于硒化锌纳米带的两侧，且通过硒化锌纳米带连通，两者彼此不接触；引出电极位于石墨烯薄膜上，与硒化锌纳米带不接触。

其中，所述硒化锌纳米带为本征硒化锌纳米带；所述石墨烯薄膜为本征石墨烯薄膜。

所述绝缘衬底是以单晶硅为基底、且二氧化硅层厚度不小于300nm的二氧化硅片。

所述金电极厚度为15-30nm。所述铟纳米颗粒阵列采用聚苯乙烯微球模板法制作而成，所用聚苯乙烯微球的直径为300-900nm。构成所述铟纳米颗粒阵列的各铟纳米颗粒直径为50-90nm。

本发明上述铟纳米颗粒阵列修饰的石墨烯/硒化锌纳米带肖特基结蓝光光电开关的制备方法是按如下步骤进行：