本實(shí)用新型屬于光電探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測(cè)器。

背景技術(shù)：

光電探測(cè)器在日常生活以及軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，并且不同波段的光電探測(cè)器有著不同的應(yīng)用。紫外波段用于觀測(cè)地面低層大氣紫外線強(qiáng)度變化以及太陽物理，臨震預(yù)報(bào)研究等；可見光或近紅外波段用于射線測(cè)量和探測(cè)、工業(yè)自動(dòng)控制、光度計(jì)量等；紅外波段用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。不同波段的光電探測(cè)器，對(duì)于不同領(lǐng)域有著重要意義。

光受體蛋白一類對(duì)光敏感的生物分子，覆蓋的波長可由紅外區(qū)至紫外光區(qū)，具有波長選擇性好，對(duì)光的響應(yīng)速度快、吸收率高的特點(diǎn)。使用光受體蛋白制備的光傳感器將會(huì)具備比傳統(tǒng)光探測(cè)器更加簡單的結(jié)構(gòu)，更低廉的制造成本以及更高的靈敏度。

傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料的光探測(cè)器，雖然性能優(yōu)異，但材料制備困難，且對(duì)工作環(huán)境要求高，探測(cè)器成本高。石墨烯作為一種獨(dú)特的二維材料，室溫下具有超高的載流子遷移率、超寬的光吸收譜(從紫外至遠(yuǎn)紅外)，使得其在實(shí)現(xiàn)高速、寬光譜的低成本光探測(cè)方面極具潛力。另外，石墨烯超高的比表面積和優(yōu)異的導(dǎo)電性使其成為酶或者蛋白質(zhì)的氧化還原中心和電極表面之間的良好電子傳輸通道。通過對(duì)石墨烯修飾目標(biāo)分子，既能快速傳遞電子，又能實(shí)現(xiàn)生物分子的選擇性檢測(cè)，因此石墨烯也是制備生物傳感器的理想材料。

但是，石墨烯用于光探測(cè)也存在明顯的劣勢(shì)：本征石墨烯對(duì)光的吸收率低、缺乏光增益機(jī)制，導(dǎo)致器件的光響應(yīng)率較低；石墨烯自身的光生載流子壽命短，僅皮秒左右，導(dǎo)致光生載流子難以有效收集，也嚴(yán)重影響探測(cè)器的光響應(yīng)率，石墨烯探測(cè)器的低響應(yīng)率無法滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。此外，襯底材料會(huì)顯著影響石墨烯的性質(zhì)，例如，SiO₂襯底的不純和聲子振動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致石墨烯中載流子散射，嚴(yán)重降低石墨烯載流子的遷移率；石墨烯聲子和襯底聲子的相互作用，使其熱電導(dǎo)率降低本征石墨烯的五分之一。因此，提高載流子的遷移率對(duì)石墨烯光探測(cè)有重要意義。

因此，如何簡單、高效地提高光生載流子的濃度、遷移率，提高器件的靈敏度是本領(lǐng)域的技術(shù)人員渴望解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測(cè)器，用以解決現(xiàn)階段石墨烯光探測(cè)器對(duì)光的吸收率低、靈敏度低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測(cè)器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)提供石墨烯及微加熱器平臺(tái)，并將所述石墨烯轉(zhuǎn)移至所述微加熱器平臺(tái)上；

2)將步驟1)得到的結(jié)構(gòu)置于化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐中退火；

3)使用試劑對(duì)退火后的所述石墨烯表面進(jìn)行修飾，以在所述石墨烯表面形成具有活性基團(tuán)的活性薄膜；

4)于所述活性薄膜表面形成光受體蛋白，所述光受體蛋白與所述活性薄膜的活性基團(tuán)結(jié)合形成共價(jià)鍵，以連接所述光受體蛋白與所述活性薄膜。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，步驟1)中，所述微加熱器平臺(tái)采用如下步驟制作：

1-1)提供一襯底，并于所述襯底上形成復(fù)合膜，所述復(fù)合膜用于定義出加熱膜區(qū)和支撐梁區(qū)；

1-2)于所述復(fù)合膜上形成加熱金屬層，并將所述加熱金屬層圖形化以得到電阻器件，所述電阻器件包括加熱電阻絲、第一供電引線、第一供電電極，至少所述加熱電阻絲位于所述加熱膜區(qū)；

1-3)于所述加熱金屬層上形成絕緣層；

1-4)于所述絕緣層上形成測(cè)試金屬層，并將所述測(cè)試金屬層圖形化以得到電極器件，所述電極器件包括測(cè)試電極、第二供電引線、第二供電電極，至少所述測(cè)試電極與所述加熱電阻絲上下對(duì)應(yīng)設(shè)置，另外，所述石墨烯至少覆蓋所述測(cè)試電極；

1-5)于步驟1-4)形成的結(jié)構(gòu)中形成薄膜釋放窗口，并露出所述襯底；

1-6)通過所述薄膜釋放窗口腐蝕部分所述襯底形成隔熱腔，以釋放出所述加熱膜區(qū)和支撐梁區(qū)。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，步驟1-1)中，所述襯底為(100)面的硅襯底，所述復(fù)合膜為至少一層氧化硅膜及至少一層氮化硅膜形成的復(fù)合膜。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，步驟1-4)中，所述測(cè)試電極為叉指電極。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，步驟1-6)中，所述支撐梁區(qū)的形狀為直線形或蛇形。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，步驟1)中，采用直接轉(zhuǎn)移法或PMMA法將所述石墨烯轉(zhuǎn)移至所述微加熱器平臺(tái)上。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，步驟2)具體包括：

2-1)采用惰性氣體對(duì)所述反應(yīng)爐進(jìn)行通氣及排氣處理；

2-2)于第一溫度下向所述反應(yīng)爐內(nèi)通入惰性氣體；

2-3)于第二溫度下向所述反應(yīng)爐內(nèi)同時(shí)通入惰性氣體及氫氣；

2-4)降低所述惰性氣體及所述氫氣的流量，并對(duì)所述反應(yīng)爐進(jìn)行降溫。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，步驟2-1)中，所述惰性氣體的流量為500sccm～2000sccm，所述通氣及排氣處理時(shí)間為2min～3min；

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，步驟2-2)中，所述第一溫度為200℃～300℃，所述惰性氣體的流量為500sccm～2000sccm。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，步驟2-3)中，所述第二溫度為300℃～400℃，并于所述第二溫度下保持5min～10min，保溫后通入的所述氫氣與所述惰性氣體的混合氣體的總流量500sccm～2000sccm，所述混合氣體中所述氫氣的體積分?jǐn)?shù)為30％～50％，通入所述惰性氣體及所述氫氣的時(shí)間為40min～120min。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，步驟2-4)中，所述惰性氣體的流量50sccm～200sccm，所述氫氣的流量10sccm～40sccm，所述降溫的方式為反應(yīng)爐自然降溫。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，步驟3)中，所述試劑包括1，5-二氨基萘、1-芘丁酸、戊二醛、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽及N-羥基琥珀酰亞胺中的一種或兩種以上的組合；所述活性基團(tuán)為氨基活性基團(tuán)、羧基活性基團(tuán)、醛基活性基團(tuán)中的一種或兩種以上的組合。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，步驟4)中，所述光受體蛋白包括視蛋白類、光敏素類、隱花色素類、向光色素類、BLUF結(jié)構(gòu)域類、紫外光受體類中的一種或兩種以上的組合。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，包括：微加熱器平臺(tái)；石墨烯，位于所述微加熱器平臺(tái)上；活性薄膜，形成于所述石墨烯的表面；光受體蛋白，形成于所述活性薄膜上。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述微加熱器平臺(tái)自下而上依次包括：

襯底，其中包括一個(gè)隔熱腔；

復(fù)合膜，位于所述隔熱腔上方，包括加熱膜區(qū)以及支撐梁區(qū)，所述支撐梁區(qū)連接所述加熱膜區(qū)與所述襯底；

電阻器件，包括加熱電阻絲、第一供電引線、第一供電電極，其中，至少所述加熱電阻絲形成于所述加熱膜區(qū)上；

絕緣層，形成于所述電阻器件上，至少覆蓋所述加熱電阻絲；

電極器件，形成于所述絕緣層上，并且包括測(cè)試電極、第二供電引線、第二供電電極，其中，至少所述測(cè)試電極與所述加熱電阻絲上下對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述石墨烯至少覆蓋所述測(cè)試電極。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述測(cè)試電極為叉指電極。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述石墨烯為經(jīng)過退火處理的石墨烯。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述活性薄膜為具有活性基團(tuán)的活性薄膜，所述光受體蛋白與所述活性薄膜的活性基團(tuán)結(jié)合形成共價(jià)鍵，以連接所述光受體蛋白與所述活性薄膜。

如上所述，本實(shí)用新型的基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測(cè)器及其制備方法，具有如下有益效果：

1)本實(shí)用新型的測(cè)試電極位于加熱膜區(qū)相對(duì)應(yīng)處，用于連接石墨烯，構(gòu)建內(nèi)建電場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)光生載流子流動(dòng)，從而使得響應(yīng)信號(hào)增強(qiáng)；

2)采用懸膜式的加熱結(jié)構(gòu)為傳感器提供工作所需的溫度，減少襯底對(duì)石墨烯性能的影響，且通過懸膜結(jié)構(gòu)富集熱量，利于提高溫度的均勻性，易于通過調(diào)節(jié)和控制工作溫度來提高傳感器的性能；

3)采用光受體蛋白實(shí)現(xiàn)波長選擇性，提高光吸收率，解決了本征石墨烯光探測(cè)器波段難以區(qū)分的問題，且制備簡單，成本低廉，適于批量生產(chǎn)；

附圖說明

圖1顯示為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測(cè)器的制備方法流程圖。

圖2a-2l顯示為本實(shí)用新型實(shí)施例一中提供的基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測(cè)器的制備方法各步驟中的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖2h為圖2i的剖面圖，圖2j為圖2i結(jié)構(gòu)的爆炸圖。

元件標(biāo)號(hào)說明

1 微加熱器平臺(tái)

11 襯底

12 復(fù)合膜

13 加熱金屬層

130 電阻器件

131 加熱電阻絲

132 第一供電引線

133 第一供電電極

14 絕緣層

15 測(cè)試金屬層

150 電極器件

151 測(cè)試電極

152 第二供電引線

153 第二供電電極

16 薄膜釋放窗口

17 隔熱腔

2 石墨烯

3 活性基團(tuán)

4 光受體蛋白

S11～S14 步驟

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本實(shí)用新型還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本實(shí)用新型的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請(qǐng)參閱圖1至圖2l。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本構(gòu)想，雖圖示中僅顯示與本實(shí)用新型中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局形態(tài)也可能更為復(fù)雜。

實(shí)施例一

請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供一種基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測(cè)器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)提供石墨烯及微加熱器平臺(tái)，并將所述石墨烯轉(zhuǎn)移至所述微加熱器平臺(tái)上；

2)將步驟1)得到的的結(jié)構(gòu)置于化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐中退火；

3)使用試劑對(duì)退火后的所述石墨烯表面進(jìn)行修飾，以在所述石墨烯表面形成具有活性基團(tuán)的活性薄膜；

4)于所述活性薄膜表面形成光受體蛋白，所述光受體蛋白與所述活性薄膜的活性基團(tuán)結(jié)合形成共價(jià)鍵，以連接所述光受體蛋白與所述活性薄膜。

在步驟1)中，請(qǐng)參閱圖1中的S1步驟及圖2a，提供石墨烯2及微加熱器平臺(tái)1，并將所述石墨烯2轉(zhuǎn)移至所述微加熱器平臺(tái)1上；

具體的，在本實(shí)施例中，所述石墨烯2為單層石墨烯，在其他實(shí)施例中，也可以為雙層或多層石墨烯。另外，優(yōu)選地，所述石墨烯2可以為但不限于銅基底上生長的石墨烯。進(jìn)一步，本實(shí)施例所述石墨烯2為本征石墨烯，但并不以此為限。

作為示例，采用直接轉(zhuǎn)移法或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)法將所述石墨烯轉(zhuǎn)移至所述電極器件上。

具體的，以直接轉(zhuǎn)移法為例，將所述石墨烯轉(zhuǎn)移至所述電極器件上包括如下步驟：首先，將表面生長有所述石墨烯2的所述銅基底置于腐蝕溶液中腐蝕2h，所述腐蝕溶液為一定濃度(譬如濃度為0.1g/ml)的Fe(NO₃)₃溶液或FeCl₃溶液，使所述石墨烯2與所述銅基底分離；其次，利用微加熱器平臺(tái)將所述石墨烯2撈起。

具體的，使用Fe(NO₃)₃溶液或FeCl₃溶液使所述石墨烯2與所述銅基底分離之后，利用微加熱器平臺(tái)將所述石墨烯2撈起之前，還可以包括將所述石墨烯2置于一定摩爾濃度(譬如摩爾濃度為10％)的HCl溶液中腐蝕1h，以去除所述石墨烯2表面殘留的銅的步驟。

同時(shí)，步驟1)中所述微加熱器平臺(tái)的制備方法具體為：

請(qǐng)參閱圖2b-2c，首先進(jìn)行步驟1-1)，提供一襯底11，并于所述襯底11上形成復(fù)合膜12，所述復(fù)合膜用于定義出加熱膜區(qū)(圖中未示出)和支撐梁區(qū)(圖中未示出)；

作為示例，步驟1-1)中，所述襯底11為(100)面的硅襯底，也可以為SOI襯底，以提高器件內(nèi)部電路的運(yùn)行速度等。所述復(fù)合膜12為至少一層氧化硅膜及至少一層氮化硅膜形成的復(fù)合膜。

具體的，所述復(fù)合膜12在后續(xù)工藝中圖形化后，定義出所述加熱膜區(qū)和支撐梁區(qū)。所述復(fù)合膜12采用氧化、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、或低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)等方法形成于所述襯底11上。在其他實(shí)施例中，所述復(fù)合膜12還可以為摻氮多孔、碳化硅等，這些材料對(duì)硅的各向異性濕法腐蝕有良好的自停止效應(yīng)，此外，其熱傳導(dǎo)系數(shù)很小，制作的支撐梁區(qū)絕熱性能好，產(chǎn)生的熱損耗較低。

優(yōu)選地，所述復(fù)合膜12制備工藝為：首先，利用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)依次沉積一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實(shí)施例為0.2μm)的氧化硅和一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實(shí)施例為0.2μm)的氮化硅；其次，再利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)依次沉積一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實(shí)施例為0.2μm)的氧化硅和一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實(shí)施例為0.2μm)的氮化硅。進(jìn)一步，若所述復(fù)合膜由兩層以上氧化硅膜及兩層以上氮化硅膜形成，則優(yōu)選為所述氧化硅膜與所述氮化硅膜交替疊置。

作為示例，所述支撐梁區(qū)的形狀為直線形或蛇形。

具體的，可以通過彎曲結(jié)構(gòu)來增加所述支撐梁區(qū)的長度，如采用蛇形設(shè)計(jì)，有助于減小支撐梁區(qū)的熱導(dǎo)。

請(qǐng)參閱圖2d，進(jìn)行步驟1-2)，于所述復(fù)合膜12上制作加熱金屬層13，并于所述加熱金屬層13上圖形化出電阻器件130，所述電阻器件包括加熱電阻絲131、第一供電引線132、第一供電電極133；

具體的，所述加熱金屬層13的材料為Ti/Au或者Ti/Pt，所述加熱金屬層13的厚度為30nm～300nm，在本實(shí)施例中，所述加熱金屬層13的厚度為100nm，另外，所述圖形化方法為采用lift-off或者濕法腐蝕工藝，其中，所述加熱電阻絲131優(yōu)選為蛇形加熱電阻絲，這樣可以合理安排其尺寸，并增加溫度分布的均勻性，也可以為其它形狀的加熱電阻絲，在此不做限制。另外，所述第一電極引線132連接所述加熱電阻絲131以及所述第一供電電極133，并且，所述第一供電引線132優(yōu)選位于所述支撐梁區(qū)的表面。

請(qǐng)參閱圖2e，進(jìn)行步驟1-3)，于所述加熱金屬層13上形成絕緣層14；

具體的，所述絕緣層14為采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)于所述加熱金屬層13上制作氮化硅絕緣層。其中，所述氮化硅絕緣層的厚度為400nm～600nm，在本實(shí)施例中，優(yōu)選為500nm。

請(qǐng)參閱圖2f，進(jìn)行步驟1-4)，于所述絕緣層14上形成測(cè)試金屬層15，并于所述測(cè)試金屬層15上圖形化出電極器件150，所述電極器件150包括測(cè)試電極151、第二供電引線152、第二供電電極153，至少所述測(cè)試電極151與所述加熱電阻絲131上下對(duì)應(yīng)設(shè)置，另外，所述石墨烯2至少覆蓋所述測(cè)試電極151；

作為示例，所述測(cè)試電極151為叉指電極。

具體的，所述測(cè)試金屬層15的材料為Ti/Au或者Ti/Pt，所述測(cè)試金屬層15的厚度為30nm～300nm，在本實(shí)施例中，所述測(cè)試金屬層15的厚度為100nm，另外，所述電極器件150的形成方法為采用lift-off或者濕法腐蝕工藝。另外，所述第二電極引線152連接所述測(cè)試電極151以及所述第二供電電極153，并且，所述第二供電引線152優(yōu)選位于對(duì)應(yīng)于所述支撐梁區(qū)的位置。

優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，所述測(cè)試電極151為叉指電極，其中，所述叉指電極位于加熱膜區(qū)相對(duì)應(yīng)處，用于連接石墨烯，并且采用叉指電極構(gòu)建內(nèi)建電場(chǎng)，更有效的驅(qū)動(dòng)光生載流子流動(dòng)，從而使得響應(yīng)信號(hào)增強(qiáng)，當(dāng)然，也可以為其他形狀的電極，如蛇形電極等，在此不作限制。

請(qǐng)參閱圖2g，進(jìn)行步驟1-5)，于步驟1-4)形成的結(jié)構(gòu)中形成薄膜釋放窗口16，并露出所述襯底11；

具體的，在形成所述薄膜釋放窗口16的過程中，保留所述電極器件(包括測(cè)試電極151、第二供電引線152、第二供電電極153)以及所述電阻器件(包括加熱電阻絲131、第一供電引線132、第一供電電極133)，去除裸露的所述絕緣層14和所述復(fù)合膜12。優(yōu)選地，于所述復(fù)合膜12中圖形化出加熱膜區(qū)和支撐梁區(qū)，所述支撐梁區(qū)至少支撐所述加熱電阻絲131以及所述測(cè)試電極151，且連接所述加熱膜區(qū)與所述襯底11；

請(qǐng)參閱圖2h-2j，進(jìn)行步驟1-6)，通過所述薄膜釋放窗口16腐蝕部分所述襯底11形成隔熱腔17，以釋放出所述加熱膜區(qū)和支撐梁區(qū)；

具體的，步驟1-6)中，采用各向異性腐蝕液腐蝕所述襯底11，所述各向異性濕法腐蝕液如四甲基氫氧化銨(TMAH)或氫氧化鉀(KOH)等，以掏空所述復(fù)合膜12下面的襯底，釋放出薄膜結(jié)構(gòu)，得到懸膜式結(jié)構(gòu)的器件。優(yōu)選地，所述隔熱腔17為倒梯形體等隔熱腔。經(jīng)過上述步驟形成的具有懸膜式加熱結(jié)構(gòu)的微加熱器平臺(tái)，可以減少襯底對(duì)石墨烯性能的影響，更可以通過調(diào)節(jié)加熱電壓來控制工作溫度，從而調(diào)節(jié)光生載流子遷移率和濃度，以提高光探測(cè)器件的性能。

需要說明的是，采用本實(shí)施例二提供的懸膜式的加熱結(jié)構(gòu)(微加熱器平臺(tái))為傳感器提供工作所需的溫度，通過改變所述加熱電阻絲131兩端電壓調(diào)節(jié)溫度，通過懸膜結(jié)構(gòu)富集熱量，有利于提高溫度的均勻性，易于通過調(diào)節(jié)和控制工作溫度來提高傳感器的性能。并且當(dāng)光照射在固化光受體蛋白4的石墨烯2上時(shí)，光生載流子的產(chǎn)生使得器件的電阻發(fā)生變化，通過測(cè)量探測(cè)電極間的電阻變化就能實(shí)現(xiàn)光探測(cè)。

在步驟2)中，請(qǐng)參閱圖1中的S12所示，將步驟1)所得到的結(jié)構(gòu)置于化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐中退火；

作為示例，步驟2)具體包括：

2-1)采用惰性氣體對(duì)所述反應(yīng)爐進(jìn)行通氣及排氣處理；

2-2)于第一溫度下向所述反應(yīng)爐內(nèi)通入惰性氣體；

2-3)于第二溫度下向所述反應(yīng)爐內(nèi)同時(shí)通入惰性氣體及氫氣；

2-4)降低所述惰性氣體及所述氫氣的流量，并對(duì)所述反應(yīng)爐進(jìn)行降溫。

具體的，經(jīng)過上述退火過程，所述石墨烯2表面無含氧官能團(tuán)，可得到表面清潔的所述石墨烯2。

作為示例，步驟2-1)中，所述惰性氣體的流量為500sccm～2000sccm，所述通氣及排氣處理時(shí)間為2min～3min。

具體的，在本實(shí)施例中，所述惰性氣體的流量為1000sccm，所述通氣及排氣處理時(shí)間為2.5min。

作為示例，步驟2-2)中，所述第一溫度為200℃～300℃，所述惰性氣體的流量為500sccm～2000sccm。

具體的，在本實(shí)施例中，所述第一溫度為250℃，所述惰性氣體的流量為1000sccm。

作為示例，步驟2-3)中，所述第二溫度為300℃～400℃，優(yōu)選地，并于所述第二溫度下保持5min～10min，保溫后通入的所述氫氣與所述惰性氣體的混合氣體的總流量500sccm～2000sccm，所述混合氣體中所述氫氣的體積分?jǐn)?shù)為30％～50％，通入所述惰性氣體及所述氫氣的時(shí)間為40min～120min。

具體的，在本實(shí)施例中，所述第二溫度為350℃，并于所述第二溫度下保持8min，保溫后通入的所述氫氣與所述惰性氣體的混合氣體的總流量1000sccm，所述混合氣體中所述氫氣的體積分?jǐn)?shù)為40％，通入所述惰性氣體及所述氫氣的時(shí)間為80min。

作為示例，步驟2-4)中，所述惰性氣體的流量50sccm～200sccm，所述氫氣的流量10sccm～40sccm，所述降溫的方式優(yōu)選為反應(yīng)爐自然降溫。

具體的，在本實(shí)施例中，所述惰性氣體的流量100sccm，所述氫氣的流量30sccm。

在步驟3)中，請(qǐng)參閱圖1中的S13及圖2k，使用試劑對(duì)退火后的所述石墨烯2表面進(jìn)行修飾，以在所述石墨烯2表面形成具有活性基團(tuán)3的活性薄膜(圖中未示出)；

作為示例，步驟3)中，所述試劑包括1，5-二氨基萘、1-芘丁酸、戊二醛、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽及N-羥基琥珀酰亞胺中的一種或兩種以上的組合；所述活性基團(tuán)為氨基活性基團(tuán)、羧基活性基團(tuán)、醛基活性基團(tuán)中的一種或兩種以上的組合。

具體的，經(jīng)過上述試劑處理，優(yōu)選的，可得到以相應(yīng)試劑所對(duì)應(yīng)的基團(tuán)結(jié)尾的活性薄膜，以便于連接所述光受體蛋白4。

具體的，所述活性基團(tuán)為氨基活性基團(tuán)、羧基活性基團(tuán)、醛基活性基團(tuán)中的一種或兩種以上的組合，在其他實(shí)施例中，也可以為能實(shí)現(xiàn)與本步驟功能相同或相似的帶有其他活性基團(tuán)的活性薄膜。

在步驟4)中，請(qǐng)參閱圖1中的S14及圖2l所示，于所述活性薄膜(圖中未示出)表面形成光受體蛋白4，所述光受體蛋白4與所述活性薄膜的活性基團(tuán)3結(jié)合形成共價(jià)鍵，以連接所述光受體蛋白4與所述活性薄膜。

作為示例，所述光受體蛋白4包括視蛋白類光受體蛋白、光敏素類光受體蛋白、隱花色素類光受體蛋白、向光色素類光受體蛋白、BLUF結(jié)構(gòu)域類光受體蛋白、紫外光受體類光受體蛋白中的一種或兩種以上的組合。

具體的，經(jīng)由上述步驟6)，將所述光受體蛋白4修飾在所述石墨烯2表面，得到基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測(cè)器。采用光受體蛋白實(shí)現(xiàn)波長選擇性，提高光吸收率，并且使用光受體蛋白制備的光傳感器將會(huì)具備比傳統(tǒng)光探測(cè)器更加簡單的結(jié)構(gòu)，更低廉的制造成本以及更高的靈敏度。

實(shí)施例二

請(qǐng)參閱圖2l，本發(fā)明還提供一種基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測(cè)器，所述基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測(cè)器采用實(shí)施例一方案中的制備方法制備而得到，所述基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測(cè)器包括：微加熱器平臺(tái)1；石墨烯2，位于所述微加熱器平臺(tái)1上；活性薄膜(圖中未示出)，形成于所述石墨烯2的表面；光受體蛋白4，形成于所述活性薄膜上。

作為示例，所述活性薄膜為對(duì)所述石墨烯進(jìn)行試劑修飾所得到的活性薄膜，所述試劑包括1，5-二氨基萘、1-芘丁酸、戊二醛、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽及N-羥基琥珀酰亞胺中的一種或兩種以上的組合。

作為示例，所述石墨烯為經(jīng)過退火處理的石墨烯。

作為示例，所述微加熱器平臺(tái)1自下而上依次包括：

襯底11，其中包括一個(gè)隔熱腔17；

復(fù)合膜12，位于所述隔熱腔17上方，包括加熱膜區(qū)以及支撐梁區(qū)，所述支撐梁區(qū)連接所述加熱膜區(qū)與所述襯底11；

電阻器件130，包括加熱電阻絲131、第一供電引線132、第一供電電極133，其中，至少所述加熱電阻絲131形成于所述加熱膜區(qū)上；

絕緣層14，形成于所述電阻器件130上，至少覆蓋所述加熱電阻絲131；

電極器件150，形成于所述絕緣層14上，并且包括測(cè)試電極151、第二供電引線152、第二供電電極153，其中，至少所述測(cè)試電極151與所述加熱電阻絲131對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述石墨烯2至少覆蓋所述測(cè)試電極151。

優(yōu)選地，所述復(fù)合膜12為至少一層氧化硅膜及至少一層氮化硅膜形成的復(fù)合膜。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述復(fù)合膜12為，首先利用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)依次沉積一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實(shí)施例為0.2μm)的氧化硅和一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實(shí)施例為0.2μm)的氮化硅；其次再利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)依次沉積一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實(shí)施例為0.2μm)的氧化硅和一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實(shí)施例為0.2μm)的氮化硅。進(jìn)一步，若所述復(fù)合膜由兩層以上氧化硅膜及兩層以上氮化硅膜形成，則優(yōu)選為所述氧化硅膜與所述氮化硅膜交替疊置。

具體的，所述電極器件150厚度為30nm～300nm，在本實(shí)施例中，所述電極器件150的厚度優(yōu)選為100nm。所述氮化硅絕緣層的厚度為400nm～600nm，在本實(shí)施例中，優(yōu)選為500nm。

作為示例，所述測(cè)試電極151為叉指電極。

具體的，所述測(cè)試電極151為叉指電極，其中，采用叉指電極構(gòu)建內(nèi)建電場(chǎng)，更有效的驅(qū)動(dòng)光生載流子流動(dòng)，從而使得響應(yīng)信號(hào)增強(qiáng)，當(dāng)然，也可以為其他形狀的電極，如蛇形電極等，在此不作限制。

作為示例，所述活性薄膜為具有活性基團(tuán)3的活性薄膜，所述光受體蛋白4與所述活性薄膜的活性基團(tuán)3結(jié)合形成共價(jià)鍵，以連接所述光受體蛋白4與所述活性薄膜。

具體的，所述活性薄膜以所述活性基團(tuán)為結(jié)尾，以便于連接所述光受體蛋白4，所述活性基團(tuán)為氨基活性基團(tuán)、羧基活性基團(tuán)、醛基活性基團(tuán)中的一種或兩種以上的組合，在其他實(shí)施例中，也可以為能實(shí)現(xiàn)與本步驟相同或相似功能的帶有其他活性基團(tuán)的活性薄膜。所述光受體蛋白包括視蛋白類、光敏素類、隱花色素類、向光色素類、BLUF結(jié)構(gòu)域類、紫外光受體類中的一種或兩種以上的組合，在其他實(shí)施例中，也可以為能實(shí)現(xiàn)與本步驟相同或相似功能其他蛋白。

具體的，將所述光受體蛋白4修飾在所述石墨烯2表面，得到基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測(cè)器。采用光受體蛋白實(shí)現(xiàn)波長選擇性，提高光吸收率，并且使用光受體蛋白制備的光傳感器將會(huì)具備比傳統(tǒng)光探測(cè)器更加簡單的結(jié)構(gòu)，更低廉的制造成本以及更高的靈敏度。

綜上所述，本實(shí)用新型提供一種基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測(cè)器，包括微加熱器平臺(tái)；石墨烯，位于所述微加熱器平臺(tái)上；活性薄膜，形成于所述石墨烯的表面；光受體蛋白，形成于所述活性薄膜上。基于上述方案，本實(shí)用新型通過采用懸膜式的加熱結(jié)構(gòu)連接石墨烯，并在石墨烯表面修飾光受體蛋白，一方面采用光受體蛋白實(shí)現(xiàn)波長選擇性，提高光吸收率；另一方面采用懸膜式加熱結(jié)構(gòu)，減少襯底對(duì)石墨烯性能的影響，更可以通過加熱電壓來調(diào)節(jié)工作溫度，從而調(diào)節(jié)光生載流子遷移率和濃度，以提高光探測(cè)器件的性能。

上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。