CN103094396B - 集成有波导的石墨烯光电探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种集成有波导的石墨烯光电探测器，其包括：波导，位于基板上；以及光电探测部分，连接到波导并且来自波导的光经过光电探测部分。光电探测部分包括：第一脊部，从波导的下部延伸；石墨烯，至少形成在第一脊部的上表面上；第二脊部，形成在石墨烯上，以面对第一脊部；以及第一电极和第二电极，与第一脊部分离，并且电连接到石墨烯。第二脊部接触波导的上部。
Description
技术领域
本公开涉及一种集成有波导的石墨烯光电探测器，其包括直接连接到波导的光电探测器以及形成在该光电探测器的中心部分的石墨烯。
背景技术
光电探测器是通过探测光强而产生电信号的装置。随着数据处理速度的增加，用于传输数据的互连的带宽也逐渐增加。因此，对于可采用比电互连更低的功率传输更大量数据的光互连的需求增加。
当采用光互连时，数据通过调制激光束而被高速传输。因此，需要支持将数据转换回电信号的光电探测器的高速操作。
在由Ge或者III-V族化合物半导体制造的光电探测器中，由于通过接收光产生的载流子移向电极的速度是受限的，因此传输速度被限制为约40-50Gbps。石墨烯具有非常高的载流子迁移率，并且石墨烯在理论上能够以1.5THz工作。
发明内容
通过形成接触波导的光电探测器并且通过在光电探测器中形成石墨烯以利用石墨烯来移动电子，集成有波导的石墨烯光电探测器提供能够进行高速操作的光互连。
附加的方面将在以下描述中被部分地阐述以及根据以下描述将部分地清楚，或者可以通过实施所给出的实施例而知悉。
根据本发明的一方面，集成有波导的石墨烯光电探测器包括：波导，位于基板上；以及光电探测部分，连接到波导，并且来自波导的光经过光电探测部分，其中光电探测部分包括：第一脊部，从波导的下部延伸；石墨烯，至少形成在第一脊部的上表面上；第二脊部，形成在石墨烯上，以面对第一脊部；以及第一电极和第二电极，与第一脊部分离并且电连接到石墨烯，而第二脊部接触波导的上部。
第一脊部和第二脊部可以由选自由硅（Si）、锗（Ge）、硅-锗、III-V族半导体和II-VI族半导体组成的组的任一种形成。
集成有波导的石墨烯光电探测器还可以包括提供在第一脊部和石墨烯之间的第一绝缘层。
第一绝缘层可以由选自由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物和六方晶系硼氮化物组成的组的任一种形成。
集成有波导的石墨烯光电探测器还可以包括提供在石墨烯和第二脊部之间的第二绝缘层。
第二绝缘层可以由选自由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物和六方晶系硼氮化物组成的组的任一种形成。
第一绝缘层和第二绝缘层可以由六方晶系硼氮化物形成。
第一绝缘层和第二绝缘层的每个形成为单层或者形成为具有约50nm的厚度。
石墨烯可以形成在光电探测部分的垂直表面的大致中心处。
石墨烯可以是单层到六层的石墨烯层。
第一脊部可以是外延生长的硅层，并且第二脊部可以是多晶硅层。
第一电极和第二电极可以分别连接有从第一电极和第二电极在彼此相反的方向上延伸的多个第一指电极和多个第二指电极，并且多个第一指电极和多个第二指电极可以交替地布置在石墨烯上。
波导和光电探测部分可以具有相同的矩形垂直截面。
氧化物层可以布置在第一脊部下方，石墨烯可以从第一脊部的上表面延伸，以覆盖第一脊部的侧表面和氧化物层，并且第二绝缘层可以提供在第一电极和第二电极之间的石墨烯上。
第二脊部可以形成在第二绝缘层上，以覆盖第一脊部的侧表面。
波导和光电探测部分可以具有包括底表面和从该底表面突出的突出脊的截面。
石墨烯可以从第一脊部的上表面延伸，以覆盖第一脊部的侧表面和底表面，并且第二绝缘层可以提供在第一电极和第二电极之间的石墨烯上。
第二脊部可以形成在第二绝缘层上，以覆盖第一脊部的侧表面。
根据本发明的另一方面，集成有波导的石墨烯光电探测器包括：波导，位于基板上；以及光电探测部分，连接到波导，并且来自波导的光经过光电探测部分，其中光电探测部分包括：第一脊部，从波导延伸；第二脊部，形成为面对第一脊部；石墨烯，提供在第一脊部和第二脊部之间；以及第一电极和第二电极，与第一脊部分离，并且电连接到石墨烯。
附图说明
通过结合附图对实施例的以下描述，这些和/或其它方面将变得清楚且更容易理解，附图中：
图1是示意性地示出根据本发明的一实施例的光电探测器的透视图；
图2是沿着图1的线II-II’剖取的截面图；
图3是图1的光电探测器的一修改示例的平面图；
图4是图1的光电探测器的另一修改示例的截面图；
图5是示意性地示出根据本发明的另一实施例的光电探测器的透视图；
图6是沿着图5的线VI-VI’剖取的截面图；
图7是示出在将电压施加到图5的光电探测器时光电探测部分处的光强的图示；
图8是示意性地示出根据本发明的另一实施例的光电探测器的透视图；
图9是沿着图8的线IX-IX’剖取的截面图；以及
图10是示出在将电压施加到图8的光电探测器时光电探测部分处的光强的图示。
具体实施方式
现在将详细描述实施例，实施例的示例被示出在附图中，其中同样的附图标记通篇指示同样的元件。在这点上，本实施例可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于这里给出的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施例来解释本发明的各个方面。
图1是示意性地示出根据本发明的一实施例的光电探测器100的透视图。图2是沿着图1的线II-II’剖取的截面图。
参考图1和图2，氧化物层112形成在基板110上。波导120形成在氧化物层112上，并且光电探测部分130直接连接到波导120。波导120可以具有从波导120的下部124突出的突出脊122，并且光电探测部分130的形状可以相应于突出脊122的形状。
光电探测部分130包括从波导120的下部124延伸的第一脊部131以及顺序地堆叠在第一脊部131上和上方的第一绝缘层132、石墨烯133、第二绝缘层134和第二脊部135。
波导120、第一脊部131、第二脊部135和基板110可以由选自由硅（Si）、锗（Ge）、硅-锗、III-V族半导体和II-VI族半导体组成的组的任一种形成。
基板110上的氧化物层112可以是埋入氧化物层。当基板110、波导120和第一脊部131由硅形成并且氧化物层112是由硅氧化物形成的埋入氧化物层时，基板110、氧化物层112、波导120和第一脊部131可以形成包括形成在绝缘体上硅（SOI）基板上的脊部的结构。
光电探测部分130通过从波导120连续地延伸而接触波导120。第一脊部131从波导120延伸以与波导120一体地形成。光电探测部分130的在第一脊部上的上部可以在光电探测部分130的第一脊部之上的相应部分被去除之后形成。光电探测部分130的第二脊部135可以由具有与波导120的折射率大致相等的折射率的材料形成，以便防止经过波导120的光从光电探测部分130的边界表面反射回去或者防止所述光反射到外部。例如，当第一脊部131由硅形成时，第二脊部135可以具有与第一脊部131的折射率相差约0.5或更小的折射率。
第一绝缘层132可以由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物、六方晶系硼氮化物等形成为单层或者形成为具有约50nm的厚度。第一绝缘层132可以从第一脊部131的上表面131a延伸以覆盖第一脊部131的侧表面131b和底表面131c。
石墨烯133可以通过将利用化学气相沉积（CVD）工艺制造的石墨烯转移到第一绝缘层132上而形成。石墨烯133形成在第一脊部131的上表面131a、侧表面131b和底表面131c上。石墨烯133可以是一层到六层的石墨烯层。
第一电极141和第二电极142形成在第一脊部131的底表面131c上方的石墨烯133上，以与第一脊部131分离。第一电极141和第二电极142可以由典型电极材料，例如，金（Au）、铜（Cu）、铂（Pt）、钼（Mo）、钯（Pd）等形成。
电流表144连接到第一电极141和第二电极142。流经石墨烯133的电流可以由电流表144测量。
覆盖石墨烯133的第二绝缘层134形成在第一脊部131的上表面131a上。第二绝缘层134可以由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物、六方晶系硼氮化物等大致形成为单层或者形成为具有约50nm的厚度。
当第一绝缘层132和第二绝缘层134的每个的厚度大于50nm时，会增加驱动电压。第一绝缘层132和第二绝缘层134可以由至少一种用于绝缘的材料层形成。
第一电极141和第二电极142的每个可以形成为与第一脊部131的侧表面131b分离约100nm到几微米。第一电极141和第二电极142与第一脊部131分离而达到不阻碍经过波导120的光传输的程度。在本发明中，连接到第一电极141和第二电极142的石墨烯133布置在光经过区域（lightpassingarea）中，并且在光经过区域中石墨烯133是透明的。
第二脊部135形成在第二绝缘层134上，以面对第一脊部131。第二脊部135的高度可以类似于第一脊部131的高度。
第一脊部131和第二脊部135以及二者之间的层构成波导。石墨烯133可以根据第一脊部131和第二脊部135的折射率和高度而定位为布置在光强分布的中心处。
当接触其它材料时，石墨烯133的迁移率可在特性上降低。然而，当第一绝缘层132和第二绝缘层134由六方晶系硼氮化物形成时，石墨烯133的迁移率的劣化可以减少。
第二脊部135可以由与第一脊部131相同的材料形成。例如，第一脊部131可以是外延生长的半导体层，而第二脊部135可以是气相沉积的半导体层。例如，第一脊部131可以是硅外延层，而第二脊部135可以是多晶硅层。
下面将参考图1和图2详细描述根据本实施例的光电探测器100的操作。
在将预定电压施加到第一电极141和第二电极142之间时，石墨烯133的费米能级（Fermilevel）在石墨烯133的连接到被施加相对高电压的电极的部分处增加，而在石墨烯133的连接到被施加相对低电压的电极的另一部分处减小。因此，在光经过波导120之后，光在经过光电探测部分130的同时被光电探测部分130吸收，由此产生电子，也就是载流子。所产生的电子聚集在具有增加的费米能级的电极处。随着光量的增加，电子的数量也增加。因此，经过光电探测部分130的光量可以从通过电流表144测量的第一电极141和第二电极142之间的电流强度而测量。
因为具有高的光吸收率的石墨烯133布置在光电探测部分130的具有大的光强的中心部分处，所以经过光电探测部分130的光的测量敏感度提高。而且，因为石墨烯133的载流子迁移率高，所以可以高速测量光量。
图3是图1的光电探测器100的一修改示例的平面图。图3示出石墨烯133和电极的布置，同时为了便于解释而省略了一些构成元件。
参考图3，第一电极141和第二电极142分别连接有与其一体形成的多个第一指电极141a和多个第二指电极142a。第一指电极141a和第二指电极142a可以布置为在第一脊部131的上表面131a上的石墨烯133’上彼此交替。第一指电极141a和第二指电极142a分别从第一电极141和第二电极142延伸，并且形成在第一脊部131的上表面131a上方。第一指电极141a和第二指电极142a减少从石墨烯133’产生的电子移动到第一电极141和第二电极142的时间，由此提高光电探测器100的操作速度。
如图3所示，石墨烯133’可以仅形成在第一脊部131的上表面131a上，以与第一电极141和第二电极142分离。
图4是图1的光电探测器100的另一修改示例的截面图。在图4中，同样的附图标记用于与图1和图2的光电探测器100实质上相同的构成元件，而且这里将省略其详细描述。
参考图4，第二绝缘层134’覆盖第一电极141和第二电极142之间的石墨烯133。也就是说，第二绝缘层134’从第一脊部131的上表面131a延伸，并且覆盖第一脊部131的侧表面131b和底表面131c。
在根据本实施例的光电探测器102中，因为第二脊部135’覆盖第一脊部131的侧表面131b上的石墨烯133，所以被石墨烯133吸收的光的分布可以扩展到侧表面131b。因此，可以改善光电探测器102的光探测效率。
图5是示意性地示出根据本发明的另一实施例的光电探测器200的透视图。图6是沿着图5的线VI-VI’剖取的截面图。在图5和图6中，同样的附图标记用于与图1和图2实质上相同的构成元件，而且这里将省略其详细描述。
同时参考图5和图6，氧化物层212形成在基板210上。波导220和直接连接到波导220的光电探测部分230形成在氧化物层212上。波导220和光电探测部分230可以具有实质上相同的垂直截面，例如，可以具有实质上相同的矩形截面。
光电探测部分230包括从波导220的下部延伸的第一脊部231以及顺序地堆叠在第一脊部231上的第一绝缘层232、石墨烯233、第二绝缘层234和第二脊部235。
波导220、第一脊部231、第二脊部235和基板210可以由选自由硅（Si）、锗（Ge）、硅-锗、III-V族半导体和II-VI族半导体组成的组的任一种形成。
基板210上的氧化物层212可以是埋入氧化物层。当基板210、波导220以及第一脊部231由硅形成并且氧化物层212是由硅氧化物形成的埋入氧化物层时，这种结构可以通过图案化绝缘体上硅（SOI）基板而获得。
光电探测部分230形成为接触波导220。光电探测部分230的第一脊部231从波导220的下部延伸以与波导220一体地形成。光电探测部分230的上部可以是第一脊部之上的对应部分被去除之后形成的部分。光电探测部分230的第二脊部235可以由具有与波导220的折射率相似的折射率的材料形成，以便防止经过波导220的光从光电探测部分230的边界表面反射回去或者防止所述光反射到外部。例如，当第一脊部231由硅形成时，第二脊部235可以具有与第一脊部231的折射率相差约0.5或更小的折射率。
第一绝缘层232可以由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物、六方晶系硼氮化物等形成为单层或者形成为具有约50nm的厚度。第一绝缘层232可以从第一脊部231的上表面231a延伸，以覆盖第一脊部231的侧表面231b以及第一脊部231与第一电极241和第二电极242之间的氧化物层212。在图6中，为了便于解释，第一绝缘层232示出为仅覆盖第一脊部231的上表面231a和侧表面231b。
石墨烯233可以通过将利用化学气相沉积（CVD）工艺制造的石墨烯转移到第一绝缘层232上而形成。石墨烯233形成在氧化物层212上，以覆盖第一绝缘层232。石墨烯233可以是一层到六层的石墨烯层。
第一电极241和第二电极242形成在氧化物层212上方的石墨烯233上以与第一脊部231分离。第一电极241和第二电极242可以由典型电极材料，例如，金（Au）、铜（Cu）、铂（Pt）、钼（Mo）、钯（Pd）等形成。
电流表244连接到第一电极241和第二电极242，以测量流经石墨烯233的电流。
覆盖石墨烯233的第二绝缘层234形成在第一脊部231的上表面231a上。第二绝缘层234可以由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物、六方晶系硼氮化物等大致形成为单层或者形成为具有约50nm的厚度。
当第一绝缘层232和第二绝缘层234的每个的厚度大于50nm时，会增加光电探测器200的驱动电压。第一绝缘层232和第二绝缘层234可以由至少一种用于绝缘的材料层形成。
第一电极241和第二电极242的每个可以形成为与第一脊部231的侧表面231b分离约100nm到几微米。第一电极241和第二电极242与第一脊部231分离而达到不阻碍经过波导220的光传输的程度。在本发明中，连接到第一电极241和第二电极242的石墨烯233布置在光经过区域中，并且在光经过区域中石墨烯233是透明的。
第二脊部235形成在第二绝缘层234上，以面对第一脊部231。第二脊部235的高度可以类似于第一脊部231的高度。
第一脊部231和第二脊部235以及二者之间的层构成波导。石墨烯233可以根据第一脊部231和第二脊部235的折射率和高度而定位为布置在光强分布的中心处。
当接触其它材料时，石墨烯233的迁移率可在特性上降低。然而，当第一绝缘层232和第二绝缘层234由六方晶系硼氮化物形成时，石墨烯233的迁移率的劣化可以减少。
第二脊部235可以由与第一脊部231相同的材料形成。例如，第一脊部231可以是外延生长的半导体层，而第二脊部235可以是气相沉积的半导体层。例如，第一脊部231可以是硅外延层，而第二脊部235可以是多晶硅层。
图7是示出在将电压施加到图5的光电探测器时光电探测部分处的光强的图示。参考图7，可以看到，石墨烯233定位在光传输区域中的垂直表面上的大致中心处。也就是说，石墨烯233布置在光强最强的区域中。
在图5和图6的光电探测器200中，与图1和图2的光电探测器100相比，光的泄露减少，从而可以改善石墨烯和光的耦合效率。也就是说，可以改善光探测效率。
因为光电探测器200的操作与光电探测器100的操作实质上相同，所以这里将省略其详细描述。
同时，光电探测器200的第一电极241和第二电极242可以分别连接有与其一体形成的图3的指电极141a和142a。在这种情况下，石墨烯233可以仅形成在第一脊部231的上表面231a上，并且这里将省略其详细描述。
此外，光电探测器200可以包括图4的第二绝缘层234和第二脊部235，并且这里将省略其详细描述。
图8是示意性地示出根据本发明的另一实施例的光电探测器300的透视图。图9是沿着图8的线IX-IX’剖取的截面图。
参考图8和图9，氧化物层312形成在基板310上，并且波导320形成在氧化物层312上。波导320具有矩形垂直截面。波导320可以具有如同图1的第一脊部131的脊形截面。
光电探测部分330布置在波导320的光出射区域中。光电探测部分330包括从波导320延伸的第一脊部331以及顺序地堆叠在第一脊部331上的第一绝缘层332、石墨烯333、第二绝缘层334和第二脊部335。波导320和第一脊部331可以具有实质上相同的垂直截面。
波导320、第一脊部331、第二脊部335和基板310可以由选自由硅（Si）、锗（Ge）、硅-锗、III-V族半导体和II-VI族半导体组成的组的任一种形成。
基板310上的氧化物层312可以是埋入氧化物层。当基板310、波导320以及第一脊部331由硅形成并且氧化物层312是由硅氧化物形成的埋入氧化物层时，这种结构可以通过图案化绝缘体上硅（SOI）基板而获得。
第一绝缘层332可以由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物、六方晶系硼氮化物等形成为单层或者形成为具有约50nm的厚度。第一绝缘层332可以从第一脊部331的上表面331a延伸，以覆盖第一脊部331的侧表面331b。第一绝缘层332可以进一步延伸，以覆盖第一脊部331与第一电极341和第二电极342之间的氧化物层312。
石墨烯333可以通过将利用化学气相沉积（CVD）工艺制造的石墨烯转移到第一绝缘层332上而形成。石墨烯333形成在氧化物层312上，以覆盖第一绝缘层332。石墨烯333可以是一层到六层的石墨烯层。
第一电极341和第二电极342形成在石墨烯333上以与第一脊部331分离。第一电极341和第二电极342可以由典型电极材料，例如，金（Au）、铜（Cu）、铂（Pt）、钼（Mo）、钯（Pd）等形成。
电流表344连接到第一电极341和第二电极342，以测量流经石墨烯333的电流。
覆盖石墨烯333的第二绝缘层334形成在第一脊部331的上表面331a上。第二绝缘层334可以由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物、六方晶系硼氮化物等大致形成为单层或者形成为具有约50nm的厚度。
当第一绝缘层332和第二绝缘层334的每个的厚度大于50nm时，可增加光电探测器300的驱动电压。第一绝缘层332和第二绝缘层334可以由至少一种用于绝缘的材料层形成。
第一电极341和第二电极342中的每个可以形成为与第一脊部331的侧表面331b分离约100nm到几微米。第一电极341和第二电极342与第一脊部331分离而达到不阻碍经过波导320的光传输的程度。在本发明中，连接到第一电极341和第二电极342的石墨烯333布置在光经过区域中，并且在光经过区域中石墨烯333是透明的。
第二脊部335形成在第二绝缘层334上，以面对第一脊部331。第二脊部335的高度可以类似于第一脊部331的高度。
第一脊部331和第二脊部335以及二者之间的层构成波导。第一脊部331和第二脊部335可以形成为具有类似的高度，使得石墨烯333可以位于光电探测部分330的垂直表面的大致中心处。石墨烯333可以根据第一脊部331和第二脊部335的折射率和高度而调整为布置在光强分布的中心处。
当接触其它材料时，石墨烯333的迁移率可在特性上降低。然而，当第一绝缘层332和第二绝缘层334由六方晶系硼氮化物形成时，石墨烯333的迁移率的劣化可以减少。
第二脊部335可以由具有与第一脊部331的折射率类似的折射率的材料形成。当第一脊部331由硅形成时，第二脊部335具有与第一脊部331的折射率相差约0.5或更小的折射率。例如，第一脊部331可以是外延生长的半导体层，而第二脊部335可以是气相沉积的半导体层。例如，第一脊部331可以是硅外延层，而第二脊部335可以是多晶硅层。
图10是示出在将电压施加到图8的光电探测器时光电探测部分330处的光强的图示。参考图10，可以看到，石墨烯333定位在光传输区域中的垂直表面上的大致中心处。而且，石墨烯233布置为接近光强最强的区域。
下面将参考图8到图10详细描述根据本发明的另一实施例的光电探测器300的操作。
在将预定电压施加到第一电极341和第二电极342之间时，石墨烯333的费米能级在石墨烯333的连接到被施加相对高电压的电极的部分处增加，而在石墨烯333的连接到被施加相对低电压的电极的另一部分处减小。因此，光经过波导320之后，所述光经过光电探测部分330。这样，光被部分地分流进入第二脊部335中。当经过光电探测部分330时，光被光电探测部分330吸收，并且由此产生电子，也就是载流子。所产生的电子聚集在具有增加的费米能级的电极处。随着光量的增加，电子的数量也增加。因此，经过光电探测部分330的光量可以从通过电流表344测量的第一电极341和第二电极342之间的电流强度而测量。
因为具有高的光吸收率的石墨烯333布置在光电探测部分330的具有大的光强的中心部分处，所以经过光电探测部分330的光的测量敏感度提高。而且，因为石墨烯333的载流子迁移率高，所以可以高速测量光量。
同时，光电探测器300可以包括分别连接有图3所示的第一指电极141a和第二指电极142a的第一电极和第二电极，但这里将省略其详细描述。而且，光电探测器300可以包括图4的第二绝缘层134’和第二脊部135’，但这里将省略其详细描述。
此外，光电探测器300的波导320和光电探测部分330具有矩形垂直截面，但本发明并不局限于此。例如，光电探测器300的波导320和光电探测部分330可以具有包括如同光电探测器100的波导120和光电探测部分130的突出脊的截面。在这种情况下，第一绝缘层332形成为覆盖第一脊部331的底表面，而第一电极341和第二电极342形成在第一脊部331的底表面上。这里将省略对其它元件的详细描述。
在根据本发明的集成有波导的石墨烯光电探测器中，因为经过波导的光经过光电探测器时产生的电子通过形成在光电探测器的中心部分的石墨烯而被探测，所以探测速度得到改善。而且，光电探测部分中的石墨烯增加了光吸收率，使得光电探测器的敏感度得到改善。
应该理解的是，这里描述的示例性实施例应该仅在说明性的意义上考虑，而不是为了限制。每个实施例中的特征或方面的描述应该典型地被考虑为可用于其它实施例中的其它类似特征或方面。
本申请要求于2011年11月2日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2011-0113584的权益，其全部内容通过引用结合于此。
Claims (40)
1.一种集成有波导的石墨烯光电探测器，包括：
波导，位于基板上；以及
光电探测部分，连接到所述波导，并且来自所述波导的光经过所述光电探测部分，
其中所述光电探测部分包括：
第一脊部，从所述波导的下部延伸；
石墨烯，至少形成在所述第一脊部的上表面上；
第二脊部，形成在所述石墨烯上，以面对所述第一脊部；以及
第一电极和第二电极，与所述第一脊部分离，并且电连接到所述石墨烯，
其中所述第二脊部接触所述波导的上部。
2.如权利要求1所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第一脊部和所述第二脊部由选自由硅(Si)、锗(Ge)、硅-锗、III-V族半导体和II-VI族半导体组成的组的任一种形成。
3.如权利要求1所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，还包括提供在所述第一脊部和所述石墨烯之间的第一绝缘层。
4.如权利要求3所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第一绝缘层由选自由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物和硼氮化物组成的组的任一种形成。
5.如权利要求4所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述硼氮化物是六方晶系硼氮化物。
6.如权利要求3所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，还包括提供在所述石墨烯和所述第二脊部之间的第二绝缘层。
7.如权利要求6所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第二绝缘层由选自由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物和硼氮化物组成的组的任一种形成。
8.如权利要求7所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述硼氮化物是六方晶系硼氮化物。
9.如权利要求7所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第一绝缘层和所述第二绝缘层由六方晶系硼氮化物形成。
10.如权利要求7所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的每个形成为单层或者分别形成为具有约50nm的厚度。
11.如权利要求1所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述石墨烯形成在所述光电探测部分的垂直表面的中心处。
12.如权利要求1所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述石墨烯是单层到六层的石墨烯层。
13.如权利要求1所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第一脊部是外延生长的硅层，并且所述第二脊部是多晶硅层。
14.如权利要求1所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第一电极和所述第二电极分别连接有从所述第一电极和所述第二电极在彼此相反的方向上延伸的多个第一指电极和多个第二指电极，并且所述多个第一指电极和所述多个第二指电极交替地布置在所述石墨烯上。
15.如权利要求1所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述波导和所述光电探测部分具有相同的矩形垂直截面。
16.如权利要求15所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中氧化物层布置在所述第一脊部下方，所述石墨烯从所述第一脊部的上表面延伸，以覆盖所述第一脊部的侧表面和所述氧化物层，并且第二绝缘层被提供在所述第一电极和所述第二电极之间的所述石墨烯上。
17.如权利要求16所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第二脊部形成在所述第二绝缘层上，以覆盖所述第一脊部的所述侧表面。
18.如权利要求1所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述波导和所述光电探测部分具有包括底表面和从所述底表面突出的突出脊的截面。
19.如权利要求18所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述石墨烯从所述第一脊部的上表面延伸，以覆盖所述第一脊部的侧表面和所述底表面，并且第二绝缘层被提供在所述第一电极和所述第二电极之间的所述石墨烯上。
20.如权利要求19所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第二脊部形成在所述第二绝缘层上，以覆盖所述第一脊部的所述侧表面。
21.一种集成有波导的石墨烯光电探测器，包括：
波导，位于基板上；以及
光电探测部分，连接到所述波导，并且来自所述波导的光经过所述光电探测部分，
其中所述光电探测部分包括：
第一脊部，从所述波导延伸；
第二脊部，形成为面对所述第一脊部；
石墨烯，提供在所述第一脊部和所述第二脊部之间；以及
第一电极和第二电极，与所述第一脊部分离，并且电连接到所述石墨烯。
22.如权利要求21所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第一脊部和所述第二脊部由选自由硅(Si)、锗(Ge)、硅-锗、III-V族半导体和II-VI族半导体组成的组的任一种形成。
23.如权利要求21所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，还包括提供在所述第一脊部和所述石墨烯之间的第一绝缘层。
24.如权利要求23所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第一绝缘层由选自由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物和硼氮化物组成的组的任一种形成。
25.如权利要求24所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述硼氮化物是六方晶系硼氮化物。
26.如权利要求23所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，还包括提供在所述石墨烯和所述第二脊部之间的第二绝缘层。
27.如权利要求26所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第二绝缘层由选自由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物和硼氮化物组成的组的任一种形成。
28.如权利要求27所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述硼氮化物是六方晶系硼氮化物。
29.如权利要求26所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第一绝缘层和所述第二绝缘层由六方晶系硼氮化物形成。
30.如权利要求26所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第一绝缘层和所述第二绝缘层中的每个形成为单层或者分别形成为具有约50nm的厚度。
31.如权利要求21所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述石墨烯形成在所述光电探测部分的垂直表面的中心处。
32.如权利要求21所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述石墨烯是单层到六层的石墨烯层。
33.如权利要求21所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第一脊部是外延生长的硅层，并且所述第二脊部是多晶硅层。
34.如权利要求21所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第一电极和所述第二电极分别连接有从所述第一电极和所述第二电极在彼此相反的方向上延伸的多个第一指电极和多个第二指电极，并且所述多个第一指电极和所述多个第二指电极交替地布置在所述石墨烯上。
35.如权利要求21所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述波导和所述第一脊部具有相同的矩形垂直截面。
36.如权利要求35所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中氧化物层布置在所述第一脊部下方，所述石墨烯从所述第一脊部的上表面延伸，以覆盖所述第一脊部的侧表面和所述氧化物层，并且第二绝缘层提供在所述第一电极和所述第二电极之间的所述石墨烯上。
37.如权利要求36所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第二脊部形成在所述第二绝缘层上，以覆盖所述第一脊部的所述侧表面。
38.如权利要求21所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述波导和所述第一脊部具有包括底表面和从所述底表面突出的突出脊的截面。
39.如权利要求38所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述石墨烯从所述第一脊部的上表面延伸，以覆盖所述第一脊部的侧表面和所述底表面，并且第二绝缘层提供在所述第一电极和所述第二电极之间的所述石墨烯上。
40.如权利要求39所述的集成有波导的石墨烯光电探测器，其中所述第二脊部形成在所述第二绝缘层上，以覆盖所述第一脊部的所述侧表面。
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