一种基于碳量子点和石墨烯的光电探测器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于碳量子点和石墨烯的光电探测器及制备方法，该光电探测器包括硅衬底、石墨烯薄膜、碳量子点和源漏电极。本发明专利技术提供的碳量子点和石墨烯的光电探测器以碳量子点为光吸收介质层，实现了光电信号的转换；以石墨烯为传输材料，实现了载流子的快速运输；同时点缀在石墨烯薄膜上的碳量子点带隙可调并且可以和石墨烯相互作用，使得光生载流子能够有效的分离和快速运输，提高了探测器的响应度；本发明专利技术制备工艺简单，成本低廉，具有结构可控、易于集成、响应度高等特点。

A photodetector based on carbon quantum dots and graphene and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳量子点和石墨烯的光电探测器及制备方法
本专利技术属于光电探测
，涉及光电探测器件结构，尤其涉及一种基于碳量子点和石墨烯的光电探测器及制备方法。
技术介绍
光电探测器是一种将光信号转换为电信号的仪器设备，其基本原理是利用光的辐射引起背照射材料的电导率发生改变，从而引起电信号的变化。光电探测器在军事和国民经济等许多领域具有广泛的用途。随着激光与紫外技术的发展，以及材料性能的改进和制造工艺的不断完善，光电探测器朝着集成化的方向发展，这大大缩小了器件的体积，改善了性能，降低了成本。虽然基于硅光电探测器发展比较成熟，然而由于不断缩小的集成电路及硅的成本高易碎等诸多缺点，基于探索新的活性材料。自2004年石墨烯被发现，制备出石墨烯器件之后，石墨烯在各种电子器件中被广泛应用，有望成为下一代集成电路的基础材料。石墨烯是有单层碳原子按照蜂窝状结构紧密排列的一种二维平面晶体材料，由于其只有一个原子层的厚度，具有极高的载流子迁移率、亚微米量级的弹道运输、优异的机械性能和导热性以及良好的光学特性和化学稳定性等一系列优越的特性。因此石墨烯在光电探本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于碳量子点和石墨烯的光电探测器，包括：硅衬底(1)、石墨烯薄膜(2)、碳量子点(3)和源漏电极(4)，其特征在于：/n所述的光电探测器底层为硅衬底(1)，石墨烯薄膜(2)位于衬底硅(1)之上，碳量子点(3)位于石墨烯薄膜(2)之上，源漏电极(4)位于石墨烯薄膜(2)之上；/n所述的硅衬底(1)为p型硅衬底，厚度为200μm，其上有厚度为300nm的二氧化硅氧化层，电阻率为<0.01Ω·cm；/n所述的石墨烯薄膜(2)为单层石墨烯；/n所述的碳量子点(3)带隙可调，在紫外和可见光波段都有吸收，粒径为2.0-4.0nm，平均粒径为2.54nm；/n所述的源漏电极(4)的电极材料为铬...

【技术特征摘要】
1.一种基于碳量子点和石墨烯的光电探测器，包括：硅衬底(1)、石墨烯薄膜(2)、碳量子点(3)和源漏电极(4)，其特征在于：
所述的光电探测器底层为硅衬底(1)，石墨烯薄膜(2)位于衬底硅(1)之上，碳量子点(3)位于石墨烯薄膜(2)之上，源漏电极(4)位于石墨烯薄膜(2)之上；
所述的硅衬底(1)为p型硅衬底，厚度为200μm，其上有厚度为300nm的二氧化硅氧化层，电阻率为<0.01Ω·cm；
所述的石墨烯薄膜(2)为单层石墨烯；
所述的碳量子点(3)带隙可调，在紫外和可见光波段都有吸收，粒径为2.0-4.0nm，平均粒径为2.54nm；
所述的源漏电极(4)的电极材料为铬和金，金层位于铬层之上，其中铬黏附层的厚度为5nm，金层的厚度为60nm。


2.一种制备如权利要求1所述的基于碳量子点和石墨烯的光电探测器的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)硅衬底的切割、清洗和预处理：首先对硅衬底进行切割；然后将衬底分别置于丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗数次；最后将清洗干净的衬底放入氧等离子刻蚀机中进行刻蚀；
2)覆盖石墨烯薄膜：在硅衬底的上表面借助湿法转移一层石墨烯薄膜；
3)旋涂碳量子点：将制备好的碳量子点溶液超声分散，通过旋涂的方法在石墨烯薄膜上旋涂碳量子点，最后在加热板上加热；
4)光刻、蒸镀源漏电极图案：首先设计电极掩模版；再进行紫外光刻，然后采用热蒸发技术，在石墨烯薄膜上蒸镀源漏电极图案，首先生长5nm的铬粘附层，然后生长厚度为60nm的金电极；
5)套刻和氧刻碳量...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，吴向东，徐煌，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31