基于碲化铋-石墨烯异质结的太赫兹探测器及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110473935A(43)申请公布日2019.11.19(21)申请号201910638572.5(22)申请日2019.07.16(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人金立川张磊贾侃成张怀武张岱南魏苗清文岐业(74)专利代理机构电子科技大学专利中心51203代理人吴姗霖(51)Int.Cl.H01L31/112(2006.01)H01L31/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称基于碲化铋-石墨烯异质结的太赫兹探测器及其制备方法(57)摘要一种基于碲化铋-石墨烯异质结的太赫兹波探测器及其制备方法，属于太赫兹波探测器件技术领域。所述探测器包括半导体衬底，形成于半导体衬底之上的绝缘层，形成于绝缘层之上的由石墨烯和碲化铋层组成的异质结，位于异质结两端的源极和漏极，以及形成于半导体衬底背面的栅极。本发明采用石墨烯和碲化铋纳米片组成的异质结作为场效应管沟道，有效解决了单层石墨烯在太赫兹频段光吸收率低的问题，吸收率相较于单层石墨烯提高了20％以上；采用背栅以及先形成源极和漏极的方法，有效保证了石墨烯-碲化铋异质结的完整性，提高了太赫兹探测器的性能。CN110473935ACN110473935A权利要求书1/1页1.基于碲化铋-石墨烯异质结的太赫兹波探测器，其特征在于，包括半导体衬底(4)，形成于半导体衬底(4)之上的绝缘层(5)，形成于绝缘层(5)之上的由石墨烯(2)和碲化铋层(1)组成的异质结，位于异质结两端的源极(6)和漏极(7)，以及形成于半导体衬底背面的栅极3。2.根据权利要求1所述的基于碲化铋-石墨烯异质结的太赫兹波探测器，其特征在于，所述石墨烯(2)和碲化铋层(1)界面接触，石墨烯(2)与源极(6)、漏极(7)欧姆接触。3.根据权利要求1所述的基于碲化铋-石墨烯异质结的太赫兹波探测器，其特征在于，所述半导体衬底为硅衬底、锗衬底或砷化镓衬底。4.根据权利要求1所述的基于碲化铋-石墨烯异质结的太赫兹波探测器，其特征在于，所述绝缘层厚度为10～300nm。5.根据权利要求1所述的基于碲化铋-石墨烯异质结的太赫兹波探测器，其特征在于，所述石墨烯和碲化铋层组成的异质结的厚度为2～35nm。6.根据权利要求1所述的基于碲化铋-石墨烯异质结的太赫兹波探测器，其特征在于，所述石墨烯的厚度为1～5nm，所述碲化铋层的厚度为1～30nm。7.根据权利要求1所述的基于碲化铋-石墨烯异质结的太赫兹波探测器，其特征在于，所述源极、漏极和栅极的厚度为100～500nm。8.基于碲化铋-石墨烯异质结的太赫兹波探测器的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将带绝缘层的半导体衬底清洗后，在下表面沉积得到栅电极；步骤2、采用光刻刻蚀工艺，在绝缘层上形成源极和漏极的图形，采用薄膜沉积工艺形成源极和漏极；步骤3、将化学气相沉积法生长的石墨烯和碲化铋纳米片依次转移至绝缘层上，石墨烯与源极、漏极欧姆接触，即可得到所述太赫兹波探测器。2CN110473935A说明书1/3页基于碲化铋-石墨烯异质结的太赫兹探测器及其制备方法技术领域[0001]本发明属于太赫兹波探测器件技术领域，具体涉及一种基于碲化铋-石墨烯异质结的太赫兹波探测器及其制备方法。背景技术[0002]太赫兹波(THz)是频率为0.3THz-30THz的电磁波，位于红外波与毫米波之间。与其他波段的电磁波相比，太赫兹具有相干、低能、穿透力强等优异性能，在物理、化学、天文学、生命科学和医药科学等基础研究领域有重要的应用前景。而目前商用的太赫兹波探测器或是灵敏度低、等效噪声功率高，或是反应速度慢、探测频段范围窄，或是体积大、成本造价高。[0003]太赫兹波探测在太赫兹应用领域中占有极其重要的地位。一些典型的太赫兹探测器包括基于热电效应的微测辐射热计、热释放探测器、等离子体波探测器、肖特基二极管以及量子阱探测器。其中基于热电效应的微测辐射热计及热释放探测器可以探测一定范围的太赫兹波，但却存在探测率低、响应速率慢、响应率低等系列问题；而基于光电效应的量子阱探测器需要复杂的制冷装置以保持低温工作；等离子波探测器是一种连续可调探测器，受激发的等离子波可与太赫兹波发生共振产生光电流从而探测太赫兹辐射。1996年，Dyakonov和Shur等(Plasmawaveelectronics:novelterahertzdevicesusingtwodimensionalelectronfluid)提出基于场效应晶体管的等离子波在沟道中被激发实现太赫兹波探测，在太赫兹波的辐射激发下，器件的沟道会产生一个由直流压降导致的光响应。[0004]石墨烯是由单层碳原子精密堆积成