电磁波检测器制造技术

对电磁波进行光电变换而检测的电磁波检测器包括：基板；绝缘层，设置于基板之上；石墨烯层，设置于绝缘层之上；一对电极，设置于绝缘层之上，分别与石墨烯层的两端连接；以及接触层，被设置成与石墨烯层接触，接触层由具有极性基团的材料构成，接触层与石墨烯层接触，从而在石墨烯层中形成有电荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电磁波检测器
本专利技术涉及电磁波检测器，特别涉及将石墨烯用于光检测层的电磁波检测器。
技术介绍
在以往的电磁波检测器中，一般使用半导体材料作为检测层，但由于半导体材料具有预定的带隙，所以仅能够检测具有比带隙大的能量的电磁波。相对于此，提出了将带隙为零或者极其小的石墨烯用于检测层的电磁波检测器(例如参照专利文献1)。另外，提出了通过在SiC基板上层叠石墨烯层和具有比石墨烯层大的功函数的金属氧化物、在石墨烯层中设置pn结区域从而使光电流增加的构造(例如参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2013-502735号公报专利文献2：日本特表2013-537700号公报
技术实现思路
然而，在专利文献1记载的专利技术的情况下，在检测层是石墨烯单体时，可检测的波长区域宽，但电磁波的吸收率非常低，低至几％，检测灵敏度变低。另外，在专利文献2记载的专利技术的情况下，通过在石墨烯层之上形成具有比石墨烯层大的功函数的金属氧化物，石墨烯层能够进行空穴的掺杂，但不能进行电子的掺杂。特别，通过CVD法制作出的石墨烯层通常被掺杂成p型，所以无法实际地形成pn结。另外，在使用形成于SiC基板之上的石墨烯层的情况下，无法从背栅施加电压，所以需要在石墨烯层之上形成顶栅而施加栅极电压，但在形成顶栅时，相对于入射的电磁波的石墨烯层的开口面积减少，所以电磁波检测灵敏度降低。另外，形成于SiC基板之上的石墨烯层无法转印，所以电极需要形成在石墨烯上，在电极形成工艺中，石墨烯层受到工艺损伤而迁移率降低。进而，在石墨烯层之上形成金属氧化物的工艺中，必须在石墨烯层之上形成掩模，受到工艺损伤而石墨烯的迁移率降低，设备性能也发生劣化。因此，本专利技术的目的在于提供一种电磁波检测器，该电磁波检测器通过使由具有极性基团的材料构成的接触层接触到石墨烯层而在石墨烯层中形成电荷，并在石墨烯层中设置电子浓度梯度，从而能够使光电流增大，以高灵敏度检测电磁波。本专利技术提供一种电磁波检测器，对电磁波进行光电变换而检测，其特征在于，包括：基板；绝缘层，被设置于基板之上；石墨烯层，被设置于绝缘层之上；一对电极，被设置于绝缘层之上，分别与石墨烯层连接；以及接触层，被设置成与石墨烯层接触，接触层由具有极性基团的材料构成，接触层与石墨烯层接触，从而在石墨烯层中形成有电荷。在本专利技术中，通过在石墨烯层上设置具有极性基团的接触层，并在石墨烯层形成与接触层接触的接触区域、和不与接触层接触的非接触区域，从而在接触区域和非接触区域形成电子密度梯度。因此，在电磁波入射的情况下，在形成有电子密度梯度的区域引起光电变换，光电流增大，检测灵敏度变高。附图说明图1是本专利技术的实施方式1的电磁波检测器的俯视图。图2是在A-A方向上观察图1的电磁波检测器的情况下的剖面图。图3是本专利技术的实施方式1的电磁波检测器的剖面图。图4是本专利技术的实施方式1的其它电磁波检测器的剖面图。图5是本专利技术的实施方式1的其它电磁波检测器的剖面图。图6是本专利技术的实施方式1的其它电磁波检测器的剖面图。图7是本专利技术的实施方式1的其它电磁波检测器的剖面图。图8是本专利技术的实施方式1的其它电磁波检测器的剖面图。图9是本专利技术的实施方式1的电磁波检测器的电气特性。图10是本专利技术的实施方式1的电磁波检测器的光响应特性。图11是本专利技术的实施方式3的电磁波检测器的剖面图。图12是本专利技术的实施方式3的其它电磁波检测器的剖面图。图13是本专利技术的实施方式3的其它电磁波检测器的剖面图。图14是本专利技术的实施方式4的电磁波检测器的俯视图。图15是在B-B方向上观察图14的电磁波检测器的情况下的剖面图。图16是本专利技术的实施方式4的其它电磁波检测器的俯视图。图17是在C-C方向上观察图16的电磁波检测器的情况下的剖面图。图18是本专利技术的实施方式5的电磁波检测器的剖面图。图19是本专利技术的实施方式5的其它电磁波检测器的剖面图。图20是本专利技术的实施方式6的电磁波检测器的剖面图。图21是本专利技术的实施方式6的其它电磁波检测器的剖面图。图22是本专利技术的实施方式7的电磁波检测器的剖面图。图23是本专利技术的实施方式8的电磁波检测器的剖面图。图24是本专利技术的实施方式8的其它电磁波检测器的剖面图。图25是本专利技术的实施方式9的电磁波检测器的剖面图。图26是本专利技术的实施方式9的电磁波检测器的电极的俯视图。图27是本专利技术的实施方式9的电磁波检测器的其它电极的俯视图。图28是本专利技术的实施方式10的电磁波检测器的石墨烯层的俯视图。图29是本专利技术的实施方式10的电磁波检测器的其它石墨烯层的俯视图。图30是本专利技术的实施方式12的阵列传感器的俯视图。图31是本专利技术的实施方式12的其它阵列传感器的俯视图。图32是本专利技术的实施方式13的照相机系统的示意图。(符号说明)1：石墨烯层；2：电极；3：绝缘层；4：基板；5、6：接触层；7：保护膜；8、9：电极；10、11、12、13：凹部；100：电磁波检测器；1000、2000：阵列传感器；10000：照相机系统。具体实施方式在本专利技术的实施方式中，关于电磁波检测器，使用可见光或者红外光进行说明，但除此以外，本专利技术作为例如紫外光、近红外光、太赫兹(THz)波、微波等电波区域的检测器也是有效的。此外，在本专利技术的实施方式中，将这些光、电波还总称地记载为电磁波。在本专利技术的实施方式中，使用具有源极和漏极这2个电极和背栅电极的构造作为电磁波检测器来进行说明，但本专利技术还能够应用于具备4端子电极构造、顶栅构造等其它电极构造的电磁波检测器。关于接触层的材料，使用n型、p型等用语来说明，例如如果它们是n型则表示具有给电子基团的材料，如果它们是p型则表示具有吸电子基团的材料。另外，无论有无极性基团，能够观察到分子在整体上具有电荷的偏重，将电子占主导的材料称为n型，将空穴占主导的材料称为p型。它们不仅包含有机物，而且还包含无机物。另外，关于金属表面和光相互作用的表面等离子共振现象或等离子共振现象、在可见光区域·近红外光区域以外的区域产生于金属表面的共振的意义下的被称为伪表面等离子共振的现象、或者在以波长以下的尺寸的构造操作特定的波长的意义下的被称为超材料或电浆超材料的现象，不特别通过名称区分它们，而是根据现象带来的效果方面来同等地对待。在此，将这些共振称为表面等离子共振、等离子共振或者简称为共振。此外，在以下的实施方式中，同一符号表示同一或者类似的结构，对重复部分省略详细的说明。实施方式1.图1是整体用100表示的本专利技术的实施方式1的电磁波检测器的俯视图，图2是在A-A方向上观察图1的情况下的剖面图。本专利技术的实施方式1的电磁波检测器100对电磁波进行光电变换而检测，其特征在于，该电磁波检测器100包括：基板4；绝缘层3，被设置于基板4之上；石墨烯层1，被设置于绝缘层3之上；一对电极2，被设置于绝缘层3之上，与石墨烯层1分别连接；以及接触层5，被设置成与石墨烯层1接触，接触层5由具有极性基团的材料构成，接触层5与石墨烯层1接触，从而在石墨烯层1中形成有电荷。即，电磁波检测器100包括例如由Si构成的基板4。基板4保持整个电磁波检测器100，包括例如高电阻硅基板或形成热氧化膜而提高绝缘性的基板。也可以如后所述，使用为了形成背栅而掺杂的硅基板。在具有热氧化膜的基板的情况下，热氧化膜也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁波检测器，对电磁波进行光电变换而检测，其特征在于，包括：基板；绝缘层，设置于该基板之上；石墨烯层，设置于该绝缘层之上；一对电极，设置于该绝缘层之上，分别与该石墨烯层连接；以及接触层，被设置成与该石墨烯层接触，该接触层由具有极性基团的材料构成，该接触层与该石墨烯层接触，从而在该石墨烯层中形成有电荷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电磁波检测器，对电磁波进行光电变换而检测，其特征在于，包括：基板；绝缘层，设置于该基板之上；石墨烯层，设置于该绝缘层之上；一对电极，设置于该绝缘层之上，分别与该石墨烯层连接；以及接触层，被设置成与该石墨烯层接触，该接触层由具有极性基团的材料构成，该接触层与该石墨烯层接触，从而在该石墨烯层中形成有电荷。2.根据权利要求1所述的电磁波检测器，其特征在于，所述石墨烯层包括通过所述接触层接触而形成有电荷的接触区域、和不形成电荷的非接触区域。3.根据权利要求1或者2所述的电磁波检测器，其特征在于，所述接触层覆盖所述石墨烯层和所述电极的边界。4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电磁波检测器，其特征在于，所述接触层由化学地极性变换的材料、或者利用电磁波照射进行极性变换的材料构成。5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的电磁波检测器，其特征在于，所述接触层是从由具有极性的聚合物材料、具有羟基或者羧基的材料、由于电磁波照射而产生氧化还原反应的材料、含有具有醌二叠氮基的感光剂和酚醛树脂的组合物材料、以及具有极性的无机物材料构成的群组选择的材料。6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的电磁波检测器，其特征在于，在所述石墨烯层之上设置有多个所述接触层。7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的电磁波检测器，其特征在于，通过所述接触层与p型的所述石墨烯层的一部分接触而将该石墨烯层改变为n型区域，该石墨烯层具有npn构造或者pnp构造。8.根据权利要求1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：岛谷政彰，小川新平，藤泽大介，奥田聪志，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP