一种基于声子激元增强的石墨烯中红外光探测器及其制备方法技术

一种基于声子激元增强的石墨烯中红外光探测器及制备方法，属于中红外光探测技术领域。本发明专利技术包括自下而上依次层叠设置的硅衬底、二氧化硅层、石墨烯层以及覆盖在石墨烯层上的三氧化钼微纳结构阵列；三氧化钼微纳结构阵列与石墨烯层形成声子激元增强的异质结构；石墨烯层边缘上方设置有电极，电极延伸到三氧化钼微纳结构阵列与石墨烯层重叠区域。为解决上述技术问题，本发明专利技术实现了在中红外波段具有大幅提升的光电转换效率，制备方法简单，而且成本低的目的。

A Graphene Mid-Infrared Photodetector Based on Phonon Exciton Enhancement and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种基于声子激元增强的石墨烯中红外光探测器及其制备方法
本专利技术属于中红外光探测

技术介绍
石墨烯，作为一种优异的光电材料，在中红外光探测领域具有非常大的潜力。基于其独特的能带特性，石墨烯中外光探测器的工作波长范围是超宽且可调的。目前，用石墨烯作为吸光功能层的中红外光探测器普遍存在暗电流较大、信噪比较低，并且单原子层光吸收率（~2.3%）低，使得基于单原子层本征石墨烯的光电子器件无法取得足够强的光-物质相互作用。为了解决这一问题，通常采用表面等离激元增强红外光吸收，将贵金属纳米结构阵列集成在石墨烯器件上，扩大光响应面积，以提升光电转换量子效率。然而，基于金属结构的表面等离激元共振一般损耗较大，耦合效率低。近期，基于范德瓦尔斯极性材料的声子极化激元表现出优于传统等离激元的性质。声子激元产生于极性晶格中，由束缚在晶格附近的电荷，响应入射的电磁辐射而形成的一种电磁震荡，其最显著的特点是具有极低的损耗，并且对于谐振波长的响应更加强烈，谐振的峰宽更窄。特别地，天然层状三氧化钼晶体被报道具有超低损耗面内各向异性声子激元，能强烈耦合中红外光，所产生的极化激元拥有超长的寿命。因此，如何有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于声子激元增强的石墨烯中红外光探测器，其特征在于包括自下而上依次层叠设置的硅衬底（1）、二氧化硅层（2）、石墨烯层（3）以及覆盖在石墨烯层（3）上的三氧化钼微纳结构阵列（4）；三氧化钼微纳结构阵列（4）与石墨烯层（3）形成声子激元增强的异质结构；石墨烯层边缘上方设置有电极（5），电极（5）延伸到三氧化钼微纳结构阵列与石墨烯层重叠区域。

【技术特征摘要】
1.一种基于声子激元增强的石墨烯中红外光探测器，其特征在于包括自下而上依次层叠设置的硅衬底（1）、二氧化硅层（2）、石墨烯层（3）以及覆盖在石墨烯层（3）上的三氧化钼微纳结构阵列（4）；三氧化钼微纳结构阵列（4）与石墨烯层（3）形成声子激元增强的异质结构；石墨烯层边缘上方设置有电极（5），电极（5）延伸到三氧化钼微纳结构阵列与石墨烯层重叠区域。2.根据权利要求1所述的基于声子激元增强的石墨烯中红外光探测器，其特征在于上述硅衬底（1）上朝向二氧化硅层（2）的一侧涂覆有作为背栅的金属层。3.根据权利要求1所述的基于声子激元增强的石墨烯中红外光探测器，其特征在于上述电极（5）是一种蝴蝶形天线电极，由金、钛、铬、镍中单种金属电极或两种或多种金属复合构成。4.一种制备权利要求1所述的基于声子激元增强的石墨烯中红外光探测器的方法，其特征在于包括如下步骤：第一步：准备并清洗具有二氧化硅层的重度P型掺杂的硅衬底；第二步：将聚甲基丙烯酸甲酯均匀涂覆在表面生长石墨烯的铜箔上，然后烘干；第三步：将热解释放带粘在第二步涂有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯表面上，并把石墨烯放入三氯化铁溶液中浸泡直至铜箔全部消失；第四步：将第三步中粘有石墨烯的热解释放带从三氯化铁溶液中拿出，清洗并晾干后覆盖在第一步清洗后的硅衬底上，加热并缓慢撕去热解释放带；第五步：去除第四步加热后的带有石墨烯的硅衬底上的聚甲基丙烯酸甲酯，然后清洗并烘干；第六步：采用离子刻蚀技术将另一硅衬底上的三氧化钼薄膜图案化，刻蚀成微纳结构阵列，该阵列是一维或二维周期性微米或纳米结构；第七步：在第六步制得的三氧化钼阵列上均匀涂覆聚苯乙烯薄膜，并烘干，然后将热解释放带粘在聚苯乙烯薄膜表面，随后在水分子辅助下缓慢撕开，从硅衬底上分离出三氧化钼阵列；第八步：将第七步具有三氧化钼阵列的热解释放带覆盖在第五步得到的石...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍小志，马玮良，欧清东，
申请(专利权)人：深圳激子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44