石墨烯光探测器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯光探测器及其制备方法，其中，石墨烯光探测器包括：基板；基板上形成有第一金属电极图形；第一金属电极图形上形成有第二金属电极图形；且任两个相邻的第一金属电极中：一第一金属电极上形成有第二金属电极，另一第一金属电极上没有第二金属电极；第一金属电极图形和第二金属电极图形上形成有石墨烯，石墨烯的功函数介于第一金属电极的功函数和第二金属电极的功函数之间，石墨烯上还形成有金属接触层图形，各金属接触电极与第一金属电极和第二金属电极对应。本发明专利技术降低了器件制备过程中对石墨烯迁移率等特性的影响，提高所制备的探测器的性能，可形成良好的电极接触，增大光电感应的频率范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子技术，特别是涉及一种。
技术介绍
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时， 碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定，这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的“载流子”(electric charge carrier)在轨道中迁移时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中载流子受到的干扰也非常小。此外，石墨烯“载流子”(electric charge carrier)的迁移率达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。基于石墨烯优异的机械、电学等性能，石墨烯在微电子领域的应用引起人们普遍的兴趣。如何合理设计石墨烯电子器件的结构、以及如何改善工艺来减少石墨烯载流子迁移率的损耗等问题，成为当今研究的热点问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种，用以降低器件制备过程中对石墨烯迁移率等特性的影响，提高所制备的探测器的性能。一方面，本专利技术提供了一种石墨烯光探测器，包括基板；所述基板上形成有第一金属电极图形，所述第一金属电极图形包括间隔分布的二个或二个以上的第一金属电极；所述第一金属电极图形上形成有第二金属电极图形，所述第二金属电极图形包括间隔分布的一个或一个以上的第二金属电极；且任两个相邻的第一金属电极中一第一金属电极上形成有第二金属电极，另一第一金属电极上没有第二金属电极；所述第一金属电极图形和所述第二金属电极图形上形成有石墨烯，所述石墨烯的功函数，介于所述第一金属电极的功函数和所述第二金属电极的功函数之间；所述石墨烯上还形成有金属接触层图形，所述金属接触层图形包括二个或二个以上的金属接触电极，各金属接触电极与第一金属电极和第二金属电极对应。另一方面，本专利技术还提供了一种石墨烯探测器的制备方法，包括在基板上依次沉积第一金属电极层和第二金属电极层；通过第一光刻处理，在所述第一金属电极层和所述第二金属电极层上分别形成第一金属电极图形；通过第二光刻处理，在形成有第一金属电极图形的第二金属电极层上形成第二金属电极图形；其中形成有第一金属电极图形的第一金属电极层包括间隔分布的二个或二个以上的第一金属电极，形成有第二金属电极图形的第二金属电极层包括间隔分布有一个或一个以上的第二金属电极，且任两个相邻的第一金属电极中，一第一金属电极上形成有第二金属电极，另一第一金属电极上没有第二金属电极；在最终形成的第一金属电极图形和第二金属电极图形上形成石墨烯，所述石墨烯图形中石墨烯的功函数，介于所述第一金属电极的功函数和所述第二金属电极的功函数之间；在所述石墨烯上沉积金属接触层，通过第三光刻处理，在所述金属接触层上形成金属接触层图形，所述金属接触层图形包括二个或二个以上的金属接触电极，各金属接触电极与第一金属电极和第二金属电极对应。本专利技术提供的石墨烯探测器及其制备方法，将石墨烯应用到探测器中，提高了探测器的灵敏度等性能。此外，在石墨烯探测器的制备过程中，一方面，通过将整体光刻和部分光刻相结合的方法形成第二金属电极图形，简化了制备工艺，有利于提高工艺精度，另一方面在形成各金属电极之后制备形成石墨烯，即石墨烯形成在器件制备过程中的较后工序，相对于先形成石墨烯后制备金属电极的工艺而言，对石墨烯的损伤较小，降低了器件制备过程中对石墨烯的载流子迁移率等特性的不良影响，进而有效保障了石墨烯探测器的整体性能。进一步的，由于石墨烯探测器结构上形成金属夹石墨烯夹金属的结构，因此形成了更良好的电极接触，有利于增大光电感应的频率范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本专利技术实施例一提供的石墨烯光探测器的结构示意图2为本专利技术实施例二提供的石墨烯光探测器的可选版图示例；图3为本专利技术实施例三提供的石墨烯探测器的结构示意图4为本专利技术实施例四提供的石墨烯探测器的制备方法流程图5为本专利技术实施例五提供的石墨烯探测器的制备方法流程图6为本专利技术基板处理的工艺方法示例；图7a-图7b为本专利技术沉积金属电极的工艺方法示例；图8为本专利技术形成金属电极图形整体光刻工艺方法示例；图9为本专利技术形成金属电极图形部分光刻工艺方法示例；图10为本专利技术形成石墨烯的工艺方法示例；图Ila-图Ilb为本专利技术形成金属接触电极的工艺方法示例。附图标记11-基板；12-第一金属电极； 13-第二金属电极；14-石墨烯；15-金属接触层；111-硅衬底；112-二氧化硅；121-第一金属电极层；131-第二金属电极层；151-金属接触电极。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图I为本专利技术实施例一提供的石墨烯光探测器的结构示意图。如图I所示，本实施例提供的石墨稀光探测器包括基板11。基板11可为但不限于通过热氧化处理在硅衬底111表面形成一定厚度的二氧化硅112构成，例如，硅衬底的厚度可为400um，二氧化硅的厚度可为O. 7_lum。基板11上形成有第一金属电极图形，第一金属电极图形包括间隔分布的二个或二个以上的第一金属电极12。第一金属电极图形上形成有第二金属电极图形，第二金属电极图形包括间隔分布的一个或一个以上的第二金属电极13 ;且任两个相邻的第一金属电极12中一第一金属电极12上形成有第二金属电极13,另一第一金属电极12上没有第二金属电极13。第一金属电极图形和第二金属电极图形上形成有石墨烯14，石墨烯的功函数，介于第一金属电极12的功函数和第二金属电极13的功函数之间。上述技术方案中，当在基板上的第一金属电极和与其相邻的第二金属电极上铺设石墨烯之后，该结构可看做石墨烯探测器的一单元结构，一个基板上可包括一个单元结构， 也可包括多个单元结构，本实施例对此并不限制。第一金属电极的功函数和第二金属电极的功函数，分别位于石墨烯功函数的两侧，例如第一金属电极12的功函数高于石墨烯14的功函数、且第二金属电极13的功函数低于石墨烯14的功函数；或者，第一金属电极12的功函数低于石墨烯14的功函数、且第二金属电极13的功函数高于石墨烯14的功函数。在一种可选的实现方式中，石墨烯的功函数为4. 0-5. 2eV，第一金属电极和第二金属电极可在石墨烯功函数的两端分别取值，常用的金属功函数如表I所示。表I部分金属的功函数(单位eV)权利要求1.一种石墨烯光探测器，其特征在于，包括 基板； 所述基板上形成有第一金属电极图形，所述第一金属电极图形包括间隔分布的二个或二个以上的第一金属电极； 所述第一金属电极图形上形成有第二金属电极图形，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯光探测器，其特征在于，包括：基板；所述基板上形成有第一金属电极图形，所述第一金属电极图形包括间隔分布的二个或二个以上的第一金属电极；所述第一金属电极图形上形成有第二金属电极图形，所述第二金属电极图形包括间隔分布的一个或一个以上的第二金属电极；且任两个相邻的第一金属电极中：一第一金属电极上形成有第二金属电极，另一第一金属电极上没有第二金属电极；所述第一金属电极图形和所述第二金属电极图形上形成有石墨烯，所述石墨烯的功函数，介于所述第一金属电极的功函数和所述第二金属电极的功函数之间；所述石墨烯上还形成有金属接触层图形，所述金属接触层图形包括二个或二个以上的金属接触电极，各金属接触电极与第一金属电极和第二金属电极对应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖柯，吕宏鸣，伍晓明，钱鹤，吴华强，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：