[发明专利]高敏感度中红外光电探测器及其制备方法

说明书

本发明提供一种高敏感度中红外光电探测器及其制备方法，包括如下步骤：1)提供一基底；2)于基底的上表面形成石墨烯层；3)于石墨烯层的上表面形成量子点；4)于形成有量子点的石墨烯层上表面形成第一电极及第二电极，第一电极与第二电极之间具有导通沟道区域；5)去除导通沟道区域之外裸露的量子点及导通沟道区域之外裸露的石墨烯层，并保留位于导通沟道区域内的量子点及石墨烯层。本发明通过在石墨烯层上生长量子点，可以显著提高石墨烯层在中红外波段的探测灵敏度，在中红外探测领域具有广阔的应用前景；同时，可以减少了载流子复合，提高了载流子寿命，因此可以提升光探测器件的响应灵敏度。

技术领域

本发明属于探测器技术领域，特别是涉及一种高敏感度中红外光电探测器及其制备方法。

背景技术

石墨烯作为一种新型光电材料，在光探测领域具有无可比拟的优势。石墨烯由于其独特的零带隙结构以及超高的载流子迁移率，具有优异的导电性和极宽的吸收光谱。基于石墨烯的光电探测器不仅具有超快的响应速度，而且可以实现从紫外、可见光到红外、中远红外甚至太赫兹波的超宽带光探测。

但是石墨烯是单原子层的二维材料，对光的吸收较弱，从可见光到中红外波段的光的吸收率只有2.3％，因此限制了石墨烯光电探测器的响应灵敏度。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高敏感度中红外光电探测器及其制备方法用于解决现有技术中石墨烯用于光电探测器时存在的响应灵敏度较低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高敏感度中红外光电探测器的制备方法，所述高敏感度中红外光电探测器的制备方法包括如下步骤：

1)提供一基底；

2)于所述基底的上表面形成石墨烯层；

3)于所述石墨烯层的上表面形成量子点；

4)于形成有所述量子点的所述石墨烯层上表面形成第一电极及第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间具有导通沟道区域；

5)去除所述导通沟道区域之外裸露的所述量子点及所述导通沟道区域之外裸露的所述石墨烯层，并保留位于所述导通沟道区域内的所述量子点及所述石墨烯层。

可选地，步骤1)中提供的所述基底包括锗基底。

可选地，步骤2)中，采用化学气相沉积工艺于所述基底的上表面形成所述石墨烯层，所述石墨烯层包括单原子层石墨烯层。

可选地，步骤3)中，采用分子束外延工艺于所述石墨烯层的上表面生长砷化铟量子点，所述砷化铟量子点的密度为50个/平方微米～70个/平方微米，所述砷化铟量子点的直径为50nm～100nm，所述砷化铟量子点的高度为10nm～30nm。

可选地，步骤3)中，所述砷化铟量子点的生长温度为300℃～500℃，铟的生长时间为10s～20s，砷的生长时间为200s～400s。

可选地，步骤4)包括如下步骤：

4-1)于形成有所述量子点的所述石墨烯层上表面旋涂第一光刻胶层，并采用光刻工艺将所述第一光刻胶层进行图形化，以于所述第一光刻胶层内形成定义出所述第一电极和所述第二电极的电极图形；

4-2)于所述电极图形处形成所述第一电极及所述第二电极，并去除所述第一光刻胶层。

可选地，步骤4-2)包括如下步骤：

4-2-1)于所述电极图形处形成黏附层；

4-2-2)于所述黏附层上沉积金属以形成所述第一电极及所述第二电极。