PbSe量子點(diǎn)與石墨烯體異質(zhì)結(jié)光敏場(chǎng)效應(yīng)管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光敏場(chǎng)效應(yīng)管領(lǐng)域，尤其涉及一種PbSe量子點(diǎn)與石墨烯體異質(zhì)結(jié)光敏場(chǎng)效應(yīng)管。
【背景技術(shù)】
[0002]場(chǎng)效應(yīng)管發(fā)展至今，其基本的器件構(gòu)成和工作原理類(lèi)似，均包含三個(gè)電極，即源極、漏極和柵極。傳統(tǒng)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管是利用柵極電壓控制導(dǎo)電溝道中載流子數(shù)目實(shí)現(xiàn)其功能的。制作方法較為成熟，器件成型也較為穩(wěn)定。場(chǎng)效應(yīng)晶體管同時(shí)具備了普通晶體管和電子管的優(yōu)點(diǎn)，并且自身還有很多獨(dú)特的性質(zhì)。從它的工作過(guò)程來(lái)看，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和漏極是可以互換的，即場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和漏極具有對(duì)稱(chēng)性，在實(shí)際使用過(guò)程中這一性質(zhì)避免了反接造成電路損壞的可能，普通晶體管是不容易做到的。其次，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的噪聲系數(shù)低，并且具有很強(qiáng)的防輻射能力。
[0003]但是隨著場(chǎng)效應(yīng)管尺度的縮小，器件加工的均勻性問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重，器件的加工精度及摻雜均勻性也成為制約。當(dāng)器件尺度達(dá)到納米尺寸時(shí)，器件中的摻雜原子數(shù)也將會(huì)降到幾百甚至幾十的程度。使得場(chǎng)效應(yīng)管的電學(xué)特性穩(wěn)定性變差。
[0004]在傳統(tǒng)硅基器件日益趨近物理極限的背景下，含有量子點(diǎn)或者石墨烯的場(chǎng)效應(yīng)管作為一種新型納米器件受到了廣泛關(guān)注。量子點(diǎn)的三個(gè)維度上的尺寸都在納米量級(jí)，從材料維數(shù)受限的角度來(lái)看，當(dāng)材料在不同方向上的維度尺寸小于該材料的費(fèi)米波長(zhǎng)時(shí)，材料中電子在該方向上的運(yùn)動(dòng)受限，導(dǎo)致其物理特性、光學(xué)特性發(fā)生了很大的變化。其能級(jí)分布類(lèi)似于原子能級(jí)分布，是離散化的。當(dāng)量子點(diǎn)的尺寸越小，相鄰量子點(diǎn)之間的相對(duì)距離就會(huì)增大，載流子的迀移率也會(huì)隨之降低，不能高效率傳輸。而石墨烯本身作為一種碳的特殊結(jié)構(gòu)，具有極高迀移率和高載流子速度，是世界上導(dǎo)電性最好的材料，電子在其中的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了光速的1/300，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)速度。因此這一特性正彌補(bǔ)了量子點(diǎn)材料的缺陷。
[0005]量子點(diǎn)與石墨烯材料的結(jié)合，既綜合了量子點(diǎn)獨(dú)特的可調(diào)諧的光學(xué)特性、發(fā)光效率較高，又兼?zhèn)涫┎牧鲜覝貙?dǎo)電速度最快、導(dǎo)熱能力最強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)越的光可調(diào)諧性和光催化性，這也是改善電子-空穴電荷分離及其電子轉(zhuǎn)移效率的一條有效途徑，在柔性光電材料、太陽(yáng)能電池、傳感探測(cè)等諸多領(lǐng)域中具有很好的應(yīng)用前景，其中用來(lái)做場(chǎng)效應(yīng)管的研宄近幾年也是日漸增多。
[0006]石墨烯材料與量子點(diǎn)材料的共同優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光的快速響應(yīng)，并且可以對(duì)相應(yīng)波長(zhǎng)進(jìn)行寬帶寬調(diào)諧，在近紅外及中紅外波段均可實(shí)現(xiàn)較高的響應(yīng)，已有實(shí)驗(yàn)及前期工作也證明了這種器件可以在室溫下穩(wěn)定工作，不需要低溫條件的限制，因此對(duì)于這種新型量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的器件化和產(chǎn)業(yè)化也奠定了堅(jiān)實(shí)的可行性實(shí)踐基礎(chǔ)。在過(guò)去的幾年中，研宄人員已經(jīng)調(diào)查和研宄了多種不同的材料系統(tǒng)和納米結(jié)構(gòu)，以制造新型的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)，包括碳納米管(CNTs)和石墨烯，Si納米線和SiGe半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及Ge和InGaAs場(chǎng)效應(yīng)管，基于各種新材料的場(chǎng)效應(yīng)管也在不斷涌現(xiàn)?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型提供了一種PbSe量子點(diǎn)與石墨烯體異質(zhì)結(jié)光敏場(chǎng)效應(yīng)管，本實(shí)用新型在入射光作用下可以實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)的高載流子濃度，以及通過(guò)石墨烯的高迀移率實(shí)現(xiàn)對(duì)載流子的傳輸，從而控制漏極的電流輸出，詳見(jiàn)下文描述:
[0008]一種PbSe量子點(diǎn)與石墨烯體異質(zhì)結(jié)光敏場(chǎng)效應(yīng)管，包括:襯底層，所述襯底層上設(shè)置有二氧化硅層，所述二氧化硅層上設(shè)置有電極層，所述電極層作為整個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極；在所述電極層的中間溝道位置設(shè)置有量子點(diǎn)與還原氧化石墨烯混合層，所述電極層的源極和漏極連接導(dǎo)電線，用于測(cè)試器件；
[0009]所述襯底層為高摻雜單晶娃層，厚度在300nm ;所述二氧化娃層的厚度為300nm。
[0010]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的有益效果是:本實(shí)用新型在二氧化硅層上設(shè)置有電極層，電極層作為整個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極；在電極層的中間溝道位置設(shè)置有量子點(diǎn)與還原氧化石墨烯混合層；電極層的源極和漏極連接導(dǎo)電線。該場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)紅外波段的入射光具有較高的響應(yīng)度。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為場(chǎng)效應(yīng)管的正視圖；
[0012]圖2為場(chǎng)效應(yīng)管的俯視圖。
[0013]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0014]1:襯底層；2: 二氧化硅層；
[0015]3:電極層；4:量子點(diǎn)與還原氧化石墨烯混合層。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0017]實(shí)施例1
[0018]PbSe量子點(diǎn)與石墨烯的體異質(zhì)結(jié)光敏場(chǎng)效應(yīng)管，整體結(jié)構(gòu)由多層不同材質(zhì)復(fù)合組成，參見(jiàn)圖1和圖2，包括:襯底層1，襯底層I上設(shè)置有二氧化硅層2，二氧化硅層2上設(shè)置有電極層3，電極層3作為整個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極；在電極層3的中間溝道位置設(shè)置有量子點(diǎn)與還原氧化石墨烯混合層4，電極層3的源極和漏極連接導(dǎo)電線，用于測(cè)試器件。
[0019]其中，襯底層I具體為高摻雜單晶硅層，厚度在300nm。二氧化硅層2為厚度為300nm的二氧化娃。
[0020]電極層3，該層在二氧化硅層2上方，是場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極，通過(guò)蒸鍍方法獲得，厚度為200nm，源極和漏極的材質(zhì)相同，結(jié)構(gòu)一樣，兩電極可以互換使用，無(wú)需強(qiáng)調(diào)哪個(gè)是源極，哪個(gè)是漏極。
[0021]本實(shí)用新型實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說(shuō)明的以外，其他器件的型號(hào)不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
[0022]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，上述本實(shí)用新型實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0023]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種PbSe量子點(diǎn)與石墨烯體異質(zhì)結(jié)光敏場(chǎng)效應(yīng)管，包括:襯底層，其特征在于， 所述襯底層上設(shè)置有二氧化硅層，所述二氧化硅層上設(shè)置有電極層，所述電極層作為整個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極；在所述電極層的中間溝道位置設(shè)置有量子點(diǎn)層，所述電極層的源極和漏極連接導(dǎo)電線，用于測(cè)試器件； 所述襯底層為高摻雜單晶娃層，厚度在300nm ;所述二氧化娃層的厚度為300nm。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種PbSe量子點(diǎn)與石墨烯體異質(zhì)結(jié)光敏場(chǎng)效應(yīng)管，體異質(zhì)結(jié)光敏場(chǎng)效應(yīng)管，包括：襯底層，襯底層上設(shè)置有二氧化硅層，二氧化硅層上設(shè)置有電極層，電極層作為整個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極；在電極層的中間溝道位置設(shè)置有量子點(diǎn)與還原氧化石墨烯混合層，電極層的源極和漏極連接導(dǎo)電線，用于測(cè)試器件。
【IPC分類(lèi)】H01L31-101, H01L31-0224
【公開(kāi)號(hào)】CN204464307
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520134924
【發(fā)明人】張雅婷, 王海艷, 宋效先, 曹明軒, 王健隆
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月10日