一種石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種紫外探測器及其制造方法，尤其是石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器及其制造方法，屬于光電探測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]紫外探測技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用的軍民兩用技術(shù)，它既可以用于火焰監(jiān)測、太陽輻射測量、紫外光源控制和電弧探測等民用方面，也可以用于紫外報警，紫外通訊、紫外制導(dǎo)和紫外干擾等領(lǐng)域。目前廣泛應(yīng)用的紫外探測器是光電倍增管，雖然其探測靈敏度高，但體積大、功耗高并且設(shè)備昂貴。另一方面，隨著集成光電子技術(shù)的發(fā)展，人們迫切需要開發(fā)體積小，低功耗，高集成度的紫外探測器。
[0003]石墨烯自2004年被發(fā)現(xiàn)以來，便以其高載流子迀移率，高可見光透射率、高電導(dǎo)率、高熱導(dǎo)率及高楊氏模量等性質(zhì)引起了人們的極大關(guān)注。這些獨特的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)使石墨烯在光電子領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用潛力。目前，已有研宄者利用石墨烯制備出超快光電探測器，但由于石墨烯對可見光吸收只有2.3%，因此制得的探測器響應(yīng)度不高。與此同時，氧化鋅作為一種寬禁帶直接帶隙半導(dǎo)體，禁帶寬度(3.3eV)與目前商用紫外探測器采用的GaN材料的禁帶寬度(3.37eV)相近。但ZnO相比GaN其儲量高，價格低廉。基于石墨烯與氧化鋅肖特基結(jié)的紫外探測器已經(jīng)被制備出來，但器件的漏電流較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種響應(yīng)度高，制備工藝簡單的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器，自下而上依次有背面電極、氧化鋅層、氮化硼層、石墨烯層和正面電極。
[0006]上述的紫外探測器中，所述的氧化鋅層可以為P型或者η型摻雜的氧化鋅。
[0007]所述的氮化硼層中的氮化硼通常為1-20層。
[0008]所述的石墨烯層中的石墨烯通常為1-10層。
[0009]所述的背面電極可以是金、鈀、銀、鈦、鉻和鎳中的一種或者幾種的復(fù)合電極。
[0010]所述的正面電極可以是金、鈀、銀、鈦、鉻和鎳中的一種或者幾種的復(fù)合電極。
制備上述的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器的方法，其特征在于包括如下步驟:
1)在潔凈的η型或P型摻雜氧化鋅的一面制作背面電極；
2)將原子層為1-20層的氮化硼轉(zhuǎn)移至上述潔凈的η型或P型摻雜氧化鋅的另一面上；
3)將原子層數(shù)為1-10層的石墨烯轉(zhuǎn)移至步驟2)所得的氮化硼層上；
4)在上述石墨烯層上制作正面電極。
[0011]本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比具有的有益效果是:本發(fā)明采用石墨烯/氮化硼/氧化鋅三層特殊結(jié)構(gòu)，獲得的紫外探測器體積小，具有較高的紫外響應(yīng)度，此外，采用在石墨烯與氧化鋅之間引入六方氮化硼絕緣層，可以有效的減小器件的漏電流，本發(fā)明的方法工藝簡單，成本較低。
[0012]【附圖說明】:
圖1為石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器的暗態(tài)IV曲線圖；
圖3為石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器在紫外光照下的IV曲線圖。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0014]參照圖1，本發(fā)明的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器自下而上依次有背面電極1、氧化鋅層2、氮化硼層3、石墨烯層4和正面電極5。
[0015]實施例1:
1)在潔凈的P型摻雜的ZnO體單晶一面利用電子束蒸發(fā)法沉積金電極；
2)將得到的樣品依次浸入去離子水、丙酮和異丙醇中進(jìn)行表面清洗，以去除制備電極過程中ZnO表面的沾污；
3)將7層氮化硼轉(zhuǎn)移至上述清洗干凈的氧化鋅單晶片的另一面上；
4)將單層石墨烯轉(zhuǎn)移至上述氮化硼層上；
5)在石墨烯上利用熱蒸發(fā)工藝沉積銀電極，得到石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器。
[0016]本例制得的紫外探測器在暗態(tài)和紫外光照下的IV曲線圖分別如圖2、圖3所示，可以看出，在無紫外光照情況下，反偏電流較小，而在紫外光照情況下，反偏電流獲得3個數(shù)量級的增加，因此當(dāng)器件在反偏工作條件下可以獲得非常優(yōu)異的紫外探測性能。
[0017]實施例2:
1)在潔凈的η型摻雜的ZnO體單晶片的一面利用電子束蒸發(fā)法沉積鈀電極；
2)將得到的樣品依次浸入去離子水，丙酮和異丙醇中進(jìn)行表面清洗，以去除制備電極過程中ZnO表面的沾污；
3)將14層氮化硼轉(zhuǎn)移至上述經(jīng)過清洗干凈的氧化鋅單晶片的另一面上；
4)將2層石墨烯轉(zhuǎn)移至上述的氮化硼層上；
5)在石墨烯上利用熱蒸發(fā)工藝沉積金電極，得到石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器。
[0018]實施例3:
1)在潔凈的單面拋光的η型摻雜ZnO體單晶未拋光一面利用電子束蒸發(fā)法沉積鎳電極；
2)將得到的樣品依次浸入去離子水，丙酮和異丙醇中進(jìn)行表面清洗，以去除制備電極過程中ZnO表面的沾污；
3)將20層氮化硼轉(zhuǎn)移至上述經(jīng)過清洗干凈的氧化鋅單晶片的拋光面上；
4)將I層石墨烯轉(zhuǎn)移至上述氮化硼上；
5)在石墨烯上利用熱蒸發(fā)工藝沉積銀電極，得到石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器。
[0019]實施例4
1)在潔凈的單面拋光的P型摻雜ZnO體單晶未拋光面上利用電子束蒸發(fā)法沉積鉻金電極；
2)將得到的樣品依次浸入去離子水，丙酮和異丙醇中進(jìn)行表面清洗，以去除制備電極過程中ZnO表面的沾污；
3)將I層氮化硼轉(zhuǎn)移至上述經(jīng)過清洗干凈的氧化鋅單晶片拋光面上；
4)將2層石墨烯轉(zhuǎn)移至上述氮化硼上；
5)在石墨烯上利用熱蒸發(fā)工藝沉積金電極，得到石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器。
【主權(quán)項】
1.一種石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器，其特征在于自下而上依次有背面電極(I)、氧化鋅層(2)、氮化硼層(3)、石墨烯層(4)和正面電極(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器，其特征在于所述的氧化鋅層(2)為P型或者η型摻雜的氧化鋅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器，其特征在于所述的氮化硼層(3)中的氮化硼為1-20層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器，其特征在于所述的石墨稀層(4)中的石墨稀為1-10層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器，其特征在于所述的背面電極(I)是金、鈀、銀、鈦、鉻和鎳中的一種或者幾種的復(fù)合電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器，，其特征在于所述的正面電極(5)是金、鈀、銀、鈦、鉻和鎳中的一種或者幾種的復(fù)合電極。
7.制備權(quán)利要求1-6任一項所述的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器的方法，其特征在于包括如下步驟: 1)在潔凈的η型或P型摻雜氧化鋅的一面制作背面電極； 2)將原子層為1-20層的氮化硼轉(zhuǎn)移至上述潔凈的η型或P型摻雜氧化鋅的另一面上； 3)將原子層數(shù)為1-10層的石墨烯轉(zhuǎn)移至步驟2)所得的氮化硼層上； 4)在上述石墨烯層上制作正面電極。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器，該紫外探測器自下而上依次有背面電極、氧化鋅層、氮化硼層、石墨烯層和正面電極。其制備方法步驟如下：先在潔凈的氧化鋅一面制作背面電極；再將氮化硼轉(zhuǎn)移至潔凈的氧化鋅另一面上；然后將石墨烯轉(zhuǎn)移到氮化硼上；最后在石墨烯上制作正面電極，獲得石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器。本發(fā)明的石墨烯/氮化硼/氧化鋅紫外探測器利用石墨烯材料的高透光性、高導(dǎo)電性六方氮化硼優(yōu)異的絕緣性和透光度，并結(jié)合氧化鋅優(yōu)異的紫外探測性質(zhì)，制作出工藝簡單，成本低廉，響應(yīng)度高的紫外探測器。
【IPC分類】H01L31-0352, H01L31-102, H01L31-028, H01L31-0296, H01L31-18, H01L31-02
【公開號】CN104617180
【申請?zhí)枴緾N201510021262
【發(fā)明人】林時勝, 吳志乾, 徐志娟, 李曉強, 王朋, 章盛嬌, 鐘匯凱, 徐文麗, 陳紅勝
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月16日