[发明专利]一种多层耦合结构多波段石墨烯探测器及其制备工艺

权利要求书

1.一种多层耦合结构多波段石墨烯探测器，其特征在于，包括二氧化硅/硅基底(1)、底层石墨烯(2)、底层金属纳米颗粒(3)、源极(4)、漏极(5)、顶层石墨烯(6)和顶层金属纳米颗粒(7)；其中，

底层石墨烯(2)设置于二氧化硅/硅基底(1)表面上，源极(4)和漏极(5)分别设置于底层石墨烯(2)表面上的两侧，底层金属纳米颗粒(3)设置于源极(4)和漏极(5)之间的底层石墨烯(2)表面上，顶层石墨烯(6)设置于源极(4)、漏极(5)以及底层金属纳米颗粒(3)的表面上，顶层金属纳米颗粒(7)设置于顶层石墨烯(6)表面上；二氧化硅/硅基底(1)上的硅一侧还设置有背栅(8)；

通过在源极(4)和漏极(5)上转移顶层石墨烯(6)，实现由单活性层变为双活性层；

金属纳米颗粒为金、银和铜在内的能够激发局域表面等离激元的金属纳米颗粒；

通过分别调控两层金属纳米颗粒，改变金属纳米颗粒的尺寸、材料及颗粒间距实现对设定波长入射光选择性吸收增强及多波段的选择性光电探测。

2.权利要求1所述的一种多层耦合结构多波段石墨烯探测器的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)在二氧化硅/硅基底(1)上的硅一侧制备背栅(8)；

2)采用化学气相沉积法生长石墨烯并转移到二氧化硅/硅基底(1)上；

3)在步骤2)的石墨烯上利用电子束蒸发沉积一层金属纳米薄膜；

4)将沉积金属纳米薄膜后的样品在氮气氛围下退火，得到底层金属纳米颗粒(3)；

5)在底层金属纳米颗粒(3)两侧的石墨烯两端制备金属电极；

6)在金属电极上转移一层化学气相沉积法生长的石墨烯；

7)在步骤6)转移的石墨烯上利用电子束蒸发沉积一层金属纳米薄膜；

8)将步骤7)沉积金属纳米薄膜后的样品在氮气氛围下退火，得到顶层金属纳米颗粒(7)；

9)利用半导体封装技术进行引线封装，从而制备完成该多层耦合结构多波段石墨烯探测器。

3.根据权利要求2所述的一种多层耦合结构多波段石墨烯探测器的制备工艺，其特征在于，步骤3)和步骤7)中，金属纳米薄膜的厚度均为4-15nm。

4.根据权利要求2所述的一种多层耦合结构多波段石墨烯探测器的制备工艺，其特征在于，步骤5)中，采用紫外光刻技术，并结合电子束蒸发及剥离工艺，在石墨烯两端制备了Cr/Au电极，其中Cr厚20nm，Au厚80nm；Cr作为缓冲材料，增加Au与基底粘合性。

5.根据权利要求2所述的一种多层耦合结构多波段石墨烯探测器的制备工艺，其特征在于，步骤8)中，退火温度350-500℃，退火时间10-90min。