紫外探測器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種探測器，具體涉及一種紫外探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的紫外光電探測器是采用PIN型結(jié)構(gòu)的光電探測器，基本原理是紫光外照射PIN結(jié)時，光生電子空穴對被內(nèi)建電場分離，形成與入射光功率大小相關(guān)的光生電動勢。它的有效光吸收區(qū)可以做的比較厚，使得大部分光子在此區(qū)吸收，而且耗盡區(qū)內(nèi)的高強(qiáng)電場把電子空穴對分離，快速掃入兩邊的摻雜區(qū)，能達(dá)到對紫外光的靈敏探測。為了保持晶格常數(shù)的匹配，獲得高質(zhì)量的晶體，研究人員通常選用與GaN晶格常數(shù)相同的幾種合金來制造PIN型紫外探測器。但是，GaN基的紫外探測器材料結(jié)構(gòu)復(fù)雜，器件工藝成本高。同時，目前的PIN紫外探測器對紫外光的探測率、紫外選擇性以及可靠性都不令人滿意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明的一個實(shí)施例提供了一種紫外探測器，包括:
[0004]SiC 板；
[0005]位于所述SiC板上的石墨烯層；以及
[0006]位于所述石墨烯層上的第一電極和第二電極。
[0007]優(yōu)選的，所述紫外探測器還包括與所述第一電極和第二電極分別電連接的第一引線和第二引線。
[0008]優(yōu)選的，所述石墨烯層的層數(shù)小于10層。
[0009]優(yōu)選的，所述第一電極和第二電極為一組兩端電極。
[0010]優(yōu)選的，所述第一電極和第二電極為一組叉指電極。
[0011]優(yōu)選的，所述紫外探測器還包括將所述SiC板、石墨烯層、第一電極、第二電極、第一引線和第二引線進(jìn)行封裝的封裝殼體，所述封裝殼體具有供光線入射到所述SiC板上的通光窗口。
[0012]本發(fā)明的紫外探測器能夠?qū)崿F(xiàn)對紫外光的超快探測，對紫外光探測的精度和靈敏度高，制造成本低。
【附圖說明】
[0013]以下參照附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明，其中:
[0014]圖1是SiC基石墨烯對紫外光探測的原理圖。
[0015]圖2是本發(fā)明第一個實(shí)施例的紫外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明第二個實(shí)施例的紫外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]申請人在研究中發(fā)現(xiàn):當(dāng)在SiC上生長石墨烯后，如果能量大于SiC帶隙的紫外光照射到SiC上，能激發(fā)SiC價帶的電子躍遷到導(dǎo)帶。而在SiC中產(chǎn)生的光生載流子在SiC與石墨烯界面的內(nèi)建電場作用下，快速轉(zhuǎn)移到石墨烯中，使石墨烯的載流子濃度發(fā)生變化，導(dǎo)致石墨烯的電導(dǎo)發(fā)生極大的變化。通過石墨烯電導(dǎo)的變化可以實(shí)現(xiàn)對紫外光的探測。圖1是SiC基石墨烯對紫外光探測的原理圖，其中h V表示紫外光子的能量，左側(cè)為SiC的能帶示意圖，Ev為SiC的價帶，Ec為SiC的導(dǎo)帶，Ep為SiC的費(fèi)米能級，右側(cè)為石墨烯的能帶示意圖。
[0019]基于上述發(fā)現(xiàn)，申請人發(fā)明了一種紫外探測器，圖2是本發(fā)明第一個實(shí)施例的紫外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，紫外探測器100包括SiC板1，位于SiC板1上的石墨烯層2，位于石墨烯層2上的電極31和電極32，以及分別與電極31、32電連接的引線41和引線42。SiC板1可以選擇任意晶型或晶面的SiC襯底。石墨稀層2的層數(shù)優(yōu)選小于10層，可以是通過熱分解SiC板1制備，也可以通過化學(xué)氣相沉積法獲得。電極31、32呈長方體狀，分別位于石墨烯層2的兩端，即電極31、32形成一組兩端電極。
[0020]本發(fā)明的紫外探測器100中的SiC板1除了作為石墨烯層2的襯底外，更重要的是將SiC板1作為感光材料，SiC較大的光吸收體積增強(qiáng)了對紫外光的響應(yīng)，能夠更好實(shí)現(xiàn)對紫外光的探測。
[0021]為了便于紫外探測器100的存儲、運(yùn)輸和使用，紫外探測器100還包括將SiC板1、石墨烯層2、電極31和電極32、引線41和引線42進(jìn)行封裝的封裝殼體(圖2未示出)，引線41和引線42與封裝殼體上的引線柱電連接，封裝殼體具有供紫外光入射到SiC板1上的通光窗口。
[0022]圖3是本發(fā)明第二個實(shí)施例的紫外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。紫外探測器200與圖2中的紫外探測器100基本相同，區(qū)別在于紫外探測器200的電極51、52為一組叉指電極。
[0023]在本發(fā)明的實(shí)施例中，還可以是其他形狀的兩個電極，只要確保引線41和引線42分別與兩個電極電連接即可。
[0024]以下將概述圖2所示的紫外探測器100的制備方法。
[0025]將潔凈的SiC板1放入高溫生長爐中，通入惰性氣體或者惰性氣體與氫氣的混合氣，在氣壓為l-100kPa，溫度為1000-1500°C，退火時間1_5小時條件下，去除SiC板1表面的損傷層。再次通入惰性氣體或者惰性氣體與氫氣的混合氣，在氣壓為lOOPa以下、溫度為1100-2000°C、時間為10-90分鐘，SiC板1在高溫下熱分解并在其上外延生長石墨烯層2。利用兩端電極掩膜板，結(jié)合光學(xué)曝光技術(shù)及金屬蒸發(fā)技術(shù)，在石墨烯層2上蒸鍍金屬電極31、32。利用超聲鍵合技術(shù)，在電極31、32上分別焊接引線41、42，并將引線41、42與封裝殼體的引線柱連接，完成器件封裝。
[0026]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，還可以制備由多個紫外探測器200 (或紫外探測器100)形成的紫外探測器陣列，例如可以制備由8個紫外探測器200形成的8X1的紫外探測器陣列，例如還可以由64個紫外探測器200形成的8X8的紫外探測器陣列。
[0027]本發(fā)明提供的紫外探測器綜合利用了 SiC高效吸收紫外光、SiC中光生載流子快速轉(zhuǎn)移到石墨烯和石墨烯優(yōu)良的電子輸運(yùn)特性等性質(zhì)，使得石墨烯的電導(dǎo)快速地發(fā)生非常大的變化，實(shí)現(xiàn)對紫外光的超快探測，因此本發(fā)明的紫外探測器探測的精度和靈敏度高。另外本發(fā)明的紫外探測器可以選擇任意晶型和晶面的SiC襯底，且與現(xiàn)有大規(guī)模集成電路工藝相兼容，制造成本低。
[0028]雖然本發(fā)明已經(jīng)通過優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，然而本發(fā)明并非局限于這里所描述的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下還包括所作出的各種改變以及變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種紫外探測器，其特征在于，包括: Sic 板； 位于所述SiC板上的石墨烯層；以及 位于所述石墨烯層上的第一電極和第二電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外探測器，其特征在于，所述紫外探測器還包括與所述第一電極和第二電極分別電連接的第一引線和第二引線。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外探測器，其特征在于，所述石墨烯層的層數(shù)小于10層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外探測器，其特征在于，所述第一電極和第二電極為一組兩端電極。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外探測器，其特征在于，所述第一電極和第二電極為一組叉指電極。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的紫外探測器，其特征在于，所述紫外探測器還包括將所述SiC板、石墨烯層、第一電極、第二電極、第一引線和第二引線進(jìn)行封裝的封裝殼體，所述封裝殼體具有供光線入射到所述SiC板上的通光窗口。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種紫外探測器，包括SiC板；位于所述SiC板上的石墨烯層；以及位于所述石墨烯層上的第一電極和第二電極。本發(fā)明的紫外探測器能夠?qū)崿F(xiàn)對紫外光的超快探測，對紫外光探測的精度和靈敏度高，制造成本低。
【IPC分類】H01L31/102, H01L31/101
【公開號】CN105244405
【申請?zhí)枴緾N201410327756
【發(fā)明人】陳小龍, 郭麗偉, 黃郊, 賈玉萍, 蘆偉
【申請人】中國科學(xué)院物理研究所
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2014年7月10日