CN105206689A - 一种基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，包括步骤：首先，提供一衬底，在所述衬底表面两侧生长金属电极；然后在所述衬底及金属电极表面生长薄膜半导体层；接着，去除部分薄膜半导体层，暴露出其中一侧的金属电极以及部分衬底；接着在整个结构表面形成石墨烯层；最后，去除所述薄膜半导体层表面多余的石墨烯层，剩下的石墨烯层与所述薄膜半导体层接触，形成异质结。本发明通过ALD技术生长薄膜半导体与石墨形成异质结作为光电探测器的有源区，该结构可以制备在任意半导体、绝缘体、甚至柔性衬底上，易于硅基集成，且有效节约了工艺成本。
Description
技术领域
本发明属于石墨烯的制造领域，涉及一种石墨烯基的光电探测器制备方法，尤其涉及一种基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法。
背景技术
石墨烯(Graphene)是一种碳原子以sp2杂化轨道组成六角形，呈蜂巢晶格排列的单层二维晶体。2004年，Novoselov和Geim的团队用微机械剥离法制备出室温下可以稳定存在的石墨烯，掀起了石墨烯研究的热潮。近年来,石墨烯的材料制备、转移、表征以及在半导体，化学等功能器件上的应用的一系列研究相继展开，进展迅速。由于石墨烯独特的零带隙能带结构，室温下超高的电子迁移率(理论上可达200,000cm2·V-1·s-1)，近弹道传输的电子性质(电子的平均自由程达亚微米量级)，高导热性等特点，从晶体管到化学传感器，再到纳米机电器件等领域有着很大的应用潜力；由于其独特的光吸收特性(对光的吸收率仅有2.3％，且吸收光的波长范围覆盖了红外光，可见光和紫外光)，石墨烯在光电器件上的应用逐渐被人们发觉，并被认为是最具潜力的应用方向之一。
传统的光电探测器的基本原理如下：给pn结或者pin结施加一个反向偏压，当能量高于半导体吸收层带隙的入射光照射在耗尽区时，光被吸收并产生光生载流子，光生电子空穴对在外加电场的作用下分离很快到达两侧电极，从而产生光电流达到探测光信号的目的。与传统的光电探测器相比，石墨烯基光电探测器(Graphene-BasedPhotodetectors，GBPD)由于石墨烯的零带隙而具有很宽的频率探测范围，因此没有传统探测器的“长波限制”。另外,GBPD还具有高速特性,这是源于其室温下载流子的迁移率比普通半导体材料高出一个量级。以半导体-石墨烯异质结为有源区的光电探测器的光电流产生机理与传统的探测器有所不同，石墨烯-半导体的接触界面类似于金属半导体接触，接触界面附近的内建电场可分离光生载流子，从而产生光电流。另外，光激发产生的热载流子亦可导致光热电效应,从而产生光电流。
原子层沉积技术(AtomicLayerDeposition，ALD)由于其沉积参数的高度可控型(厚度，成份和结构)，优异的沉积均匀性和一致性使得其在微纳电子和纳米材料等领域具有广泛的应用潜力，是制备薄膜半导体材料最理想的方式，且可将薄膜半导体材料制备到任意半导体、绝缘体、甚至柔性衬底上。
目前，现有的半导体-石墨烯异质结，如GaN-石墨烯，Ge-石墨烯等，都是将石墨烯转移到固定半导体衬底(如GaN、Ge等)上，不易于硅基集成，且成本较高。而使用薄膜半导体-石墨烯异质结作为光电探测器的有源区，可以制备在任意半导体、绝缘体、甚至柔性衬底上，易于硅基集成，且有效节约了工艺成本。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，用于解决现有技术中制备半导体-石墨烯异质结时需要将石墨烯转移到固定的半导体衬底上，导致硅基集成困难，且成本较高的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，所述制备方法至少包括步骤：
1)提供一衬底，在所述衬底表面两侧生长金属电极；
2)在所述衬底及金属电极表面生长薄膜半导体层；
3)去除部分薄膜半导体层，暴露出其中一侧的金属电极以及部分衬底；
4)在步骤3)获得的结构表面形成石墨烯层；
5)去除所述薄膜半导体层表面多余的石墨烯层，剩下的石墨烯层与所述薄膜半导体层接触，形成异质结。
可选地，所述步骤1)中采用lift-off工艺生长所述金属电极的具体过程为：
1-1)在所述衬底上旋涂光刻胶，并利用光刻定义金属电极的位置和形状；
1-2)利用显影技术将需要生长金属电极的位置的光刻胶去除；
1-3)利用电子束蒸发或者射频溅射方式在步骤1-2)获得的结构表面形成一层金属，并放入丙酮中，去除光刻胶及光刻胶上金属，保留的无光刻胶处的金属，形成金属电极。
可选地，所述衬底为半导体衬底、绝缘衬底或者柔性衬底。
可选地，所述半导体衬底为Si、Ge或GaN中的一种，所述绝缘衬底为SiO2、Al2O3或HfO2中的一种，所述柔性衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
可选地，所述金属电极为Ti、Ni、Ru、Ir、Au、Pt、Co、Ag及其合金中的任意一种。
可选地，所述薄膜半导体层为AlTiN、TiNO或ZnO中的一种。
可选地，所述薄膜半导体层的厚度范围为10～100nm。
可选地，所述步骤3)中去除部分薄膜半导体层之后，还包括进行热退火处理的步骤。
可选地，所述热退火处理包括：在真空环境或惰性气氛中，在400℃～600℃温度下，保持0.5～3分钟后冷却降温，使所述薄膜半导体层和金属电极键合，形成欧姆接触。
可选地，所述步骤2)中，采用ALD技术在所述衬底及金属电极表面生长薄膜半导体层。
如上所述，本发明的基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，包括步骤：首先，提供一衬底，在所述衬底表面两侧生长金属电极；然后在所述衬底及金属电极表面生长薄膜半导体层；接着，去除部分薄膜半导体层，暴露出其中一侧的金属电极以及部分衬底；接着在整个结构表面形成石墨烯层；最后，去除所述薄膜半导体层表面多余的石墨烯层，剩下的石墨烯层与所述薄膜半导体层接触，形成异质结。本发明通过ALD技术生长薄膜半导体与石墨形成异质结作为光电探测器的有源区，该结构可以制备在任意半导体、绝缘体、甚至柔性衬底上，易于硅基集成，且有效节约了工艺成本。
附图说明
图1为本发明基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法的流程图。
图2为本发明基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法步骤1)呈现的结构示意图。
图3为本发明基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法步骤2)呈现的结构示意图。
图4为本发明基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法步骤3)呈现的结构示意图。
图5为本发明基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法步骤4)呈现的结构示意图。
图6为本发明基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法步骤5)呈现的结构示意图。
元件标号说明
S1～S5步骤
10衬底
20、30金属电极
40薄膜半导体层
50石墨烯层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图1～图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，如图1所示，所述制备方法至少包括以下步骤：
S1，提供一衬底，在所述衬底表面两侧生长金属电极；
S2，在所述衬底及金属电极表面生长薄膜半导体层；
S3，去除部分薄膜半导体层，暴露出其中一侧的金属电极以及部分衬底；
S4，在步骤3)获得的结构表面形成石墨烯层；
S5，去除所述薄膜半导体层表面多余的石墨烯层，剩下的石墨烯层与所述薄膜半导体层接触，形成异质结。
下面结合具体附图对本发明的基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法作详细的介绍。
首先执行步骤S1，如图2所示，提供一衬底10，在所述衬底10表面两侧生长金属电极20、30。
所述衬底10可以是Si、Ge、GaN等半导体中的任一种、或者是SiO2、Al2O3、HfO2等绝缘体中的任一种，还可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等柔性衬底中的任一种。本实施例中，所述衬底10为半导体Si衬底。
可以采用lift-off工艺在所述衬底10表面两侧生长金属电极20、30，其具体的过程为：在衬底10上旋涂光刻胶，利用光刻定义金属电极20、30的位置及形状，通过显影将需要生长上金属电极20、30的地方的光刻胶除掉，保留其它区域的光刻胶，再利用电子束蒸发或射频溅射的方式长上金属，接着将长完金属的衬底10片放入丙酮中。由于光刻胶溶于丙酮，这样有光刻胶的地方，金属则会脱落，无光刻胶的地方则保留住长上的金属，形成金属电极20、30。
所述金属电极20、30的材料可以选自Ti、Ni、Ru、Ir、Au、Pt、CoAg及其合金中的任意一种，在此不限。本实施例中，所述金属电极20、30为Ti/Au合金电极。
然后执行步骤S2，如图3所示，在在所述衬底10及金属电极20、30表面生长薄膜半导体层40。
可以采用原子层沉积(ALD)技术在所述衬底10及金属电极20、30表面生长薄膜半导体层40。
所述薄膜半导体层40为AlTiN、TiNO或ZnO等的一种。本实施例中，所述薄膜半导体层40为AlTiN。
所述薄膜半导体层40的厚度范围为10～100nm。本实施例中，所述薄膜半导体层40的厚度暂选为20nm。当然，在其他实施例中，所述薄膜半导体层40的还可以是10nm、50nm或者100nm等等。
接着执行步骤S3，如图4所示，去除部分薄膜半导体层40，暴露出其中一侧的金属电极30以及部分衬底10。
利用光刻定义所述薄膜半导体层40，然后可以采用湿法腐蚀工艺刻蚀去除部分薄膜半导体层40，暴露出其中一侧的金属电极30以及部分衬底10。优选地，在去除部分薄膜半导体层40之后，进行热退火。在真空环境或惰性气氛中，在400℃～600℃温度下，保持0.5～3分钟后冷却降温，使所述薄膜半导体层40和金属电极20键合，形成欧姆接触，作为光电探测器的发射区。
接着执行步骤S4，如图5所示，在步骤S3获得的结构表面形成石墨烯层50。
石墨烯层50可以通过化学气相沉积(CVD)生长转移到步骤S4获得的结构表面，也可以是直接通过机械剥离的方法得到。本实施例优选为采用CVD生长转移得到，即，先通过化学气相沉积工艺将石墨烯层50生长在一目标衬底上，之后再将石墨烯层转移至本发明步骤S3的结构表面。转移至本步骤的石墨烯层50与金属电极30具有良好的接触，作为光电探测器的集电区。
最后执行步骤S5，如图6所示，去除所述薄膜半导体层40表面多余的石墨烯层50，剩下的石墨烯层50与所述薄膜半导体层40接触，形成异质结。
可以通过光刻或者电子束曝光定义石墨烯层50的刻蚀图形，并采用O2等离子他工艺刻蚀去除所述薄膜半导体层40表面多余的石墨烯层50。形成的异质结作为光电探测器的有源区，从而制备成薄膜半导体-石墨烯光电探测器。
综上所述，本发明提供一种基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，包括步骤：首先，提供一衬底，在所述衬底表面两侧生长金属电极；然后在所述衬底及金属电极表面生长薄膜半导体层；接着，去除部分薄膜半导体层，暴露出其中一侧的金属电极以及部分衬底；接着在整个结构表面形成石墨烯层；最后，去除所述薄膜半导体层表面多余的石墨烯层，剩下的石墨烯层与所述薄膜半导体层接触，形成异质结，完成光电探测器的制备。本发明技术方案主要是利用石墨烯特殊的光学性能，结合其超高的载流子传输特性，并通过ALD生长薄膜半导体与石墨烯形成异质结作为有源区，从而形成薄膜半导体-石墨烯异质结光电探测器。另外，本发明提供的一种基于的薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器的制备方法，具有制备精确、制备工艺流程简单、产量高的优点，且薄膜半导体-石墨烯异质结可以制备在适用于任何半导体、绝缘体甚至柔性衬底上。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括步骤：
1)提供一衬底，在所述衬底表面两侧生长金属电极；
2)在所述衬底及金属电极表面生长薄膜半导体层；
3)去除部分薄膜半导体层，暴露出其中一侧的金属电极以及部分衬底；
4)在步骤3)获得的结构表面形成石墨烯层；
5)去除所述薄膜半导体层表面多余的石墨烯层，剩下的石墨烯层与所述薄膜半导体层接触，形成异质结。
2.根据权利要求1所述的基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，其特征在于：所述步骤1)中采用lift-off工艺生长所述金属电极的具体过程为：
1-1)在所述衬底上旋涂光刻胶，并利用光刻定义金属电极的位置和形状；
1-2)利用显影技术将需要生长金属电极的位置的光刻胶去除；
1-3)利用电子束蒸发或者射频溅射方式在步骤1-2)获得的结构表面形成一层金属，并放入丙酮中，去除光刻胶及光刻胶上金属，保留的无光刻胶处的金属，形成金属电极。
3.根据权利要求1所述的基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，其特征在于：所述衬底为半导体衬底、绝缘衬底或者柔性衬底。
4.根据权利要求3所述的基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，其特征在于：所述半导体衬底为Si、Ge或GaN中的一种，所述绝缘衬底为SiO2、Al2O3或HfO2中的一种，所述柔性衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
5.根据权利要求1所述的基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，其特征在于：所述金属电极为Ti、Ni、Ru、Ir、Au、Pt、Co、Ag及其合金中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，其特征在于：所述薄膜半导体层为AlTiN、TiNO或ZnO中的一种。
7.根据权利要求1所述的基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，其特征在于：所述薄膜半导体层的厚度范围为10～100nm。
8.根据权利要求1所述的基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，其特征在于：所述步骤3)中去除部分薄膜半导体层之后，还包括进行热退火处理的步骤。
9.根据权利要求8所述的基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，其特征在于：所述热退火处理包括：在真空环境或惰性气氛中，在400℃～600℃温度下，保持0.5～3分钟后冷却降温，使所述薄膜半导体层和金属电极键合，形成欧姆接触。
10.根据权利要求1所述的基于薄膜半导体-石墨烯异质结的光电探测器制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，采用ALD技术在所述衬底及金属电极表面生长薄膜半导体层。
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Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105957955A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-09-21 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种基于石墨烯平面结的光电探测器 |
| CN107527968A (zh) * | 2017-07-16 | 2017-12-29 | 北京工业大学 | 一种石墨烯‑二硫化钼侧向异质结光电探测器结构 |
| CN107768452A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-03-06 | 厦门大学 | 一种增强型石墨烯‑硅异质结光电探测芯片及其制备方法 |
| CN107785443A (zh) * | 2016-08-26 | 2018-03-09 | 中国科学院金属研究所 | 透明柔性非极性GaN纳米线紫外探测器及其制备方法 |
| CN108281443A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-07-13 | 杭州紫元科技有限公司 | 一种基于soi衬底的石墨烯/硅异质结ccd像素阵列及其制备方法 |
| CN108933183A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-12-04 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 基于硅-石墨烯的光电探测器的制备方法 |
| CN108963065A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-12-07 | 上海电力学院 | 一种激光烧蚀制备单层多层石墨烯热电探测器的方法 |
| CN109285891A (zh) * | 2018-08-08 | 2019-01-29 | 福建翔丰华新能源材料有限公司 | 一种石墨烯二维异质结柔性器件结构及其制备方法 |
| CN109461790A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-03-12 | 北京镓族科技有限公司 | 氧化镓/石墨烯异质结零功耗光电探测器及其制造方法 |
| CN110148642A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-08-20 | 广西师范大学 | 凹面阵列的石墨烯-金属异质结光电探测器 |
| CN111180546A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 浙江大学 | 多层单晶硅纳米膜/石墨烯光电探测器及制备方法 |
| CN111180540A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 浙江大学 | 基于单晶硅纳米膜/石墨烯的柔性光电探测器及制备方法 |
| WO2020155810A1 (zh) * | 2019-01-29 | 2020-08-06 | 西安工业大学 | 一种透红外的高灵敏可见光探测器及其制备方法 |
| CN111509083A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-08-07 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种基于GaN/rGO异质结的柔性光电传感器及其制备方法 |
| CN114041210A (zh) * | 2019-07-04 | 2022-02-11 | 三菱电机株式会社 | 电磁波检测器 |
| CN116885024A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-10-13 | 天津大学 | 一种基于PdSe2/ZrTe3异质结的红外光电探测器及其制备方法 |
| CN110148642B (zh) * | 2019-06-21 | 2024-06-11 | 广西师范大学 | 凹面阵列的石墨烯-金属异质结光电探测器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102376787A (zh) * | 2011-11-04 | 2012-03-14 | 电子科技大学 | 一种石墨烯太阳能电池及其制备方法 |
| CN104218114A (zh) * | 2014-08-28 | 2014-12-17 | 太原理工大学 | 一种二维异质结太阳能电池及其制备方法 |
-
2015
- 2015-09-18 CN CN201510599022.9A patent/CN105206689B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102376787A (zh) * | 2011-11-04 | 2012-03-14 | 电子科技大学 | 一种石墨烯太阳能电池及其制备方法 |
| CN104218114A (zh) * | 2014-08-28 | 2014-12-17 | 太原理工大学 | 一种二维异质结太阳能电池及其制备方法 |
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105957955B (zh) * | 2016-07-19 | 2018-10-23 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种基于石墨烯平面结的光电探测器 |
| CN105957955A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-09-21 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种基于石墨烯平面结的光电探测器 |
| CN107785443A (zh) * | 2016-08-26 | 2018-03-09 | 中国科学院金属研究所 | 透明柔性非极性GaN纳米线紫外探测器及其制备方法 |
| CN107527968A (zh) * | 2017-07-16 | 2017-12-29 | 北京工业大学 | 一种石墨烯‑二硫化钼侧向异质结光电探测器结构 |
| CN107768452A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-03-06 | 厦门大学 | 一种增强型石墨烯‑硅异质结光电探测芯片及其制备方法 |
| CN108281443A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-07-13 | 杭州紫元科技有限公司 | 一种基于soi衬底的石墨烯/硅异质结ccd像素阵列及其制备方法 |
| CN108963065A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-12-07 | 上海电力学院 | 一种激光烧蚀制备单层多层石墨烯热电探测器的方法 |
| CN108963065B (zh) * | 2018-06-26 | 2022-07-12 | 上海电力学院 | 一种激光烧蚀制备单层多层石墨烯热电探测器的方法 |
| CN108933183A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-12-04 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 基于硅-石墨烯的光电探测器的制备方法 |
| CN109285891A (zh) * | 2018-08-08 | 2019-01-29 | 福建翔丰华新能源材料有限公司 | 一种石墨烯二维异质结柔性器件结构及其制备方法 |
| CN109285891B (zh) * | 2018-08-08 | 2021-12-07 | 福建翔丰华新能源材料有限公司 | 一种石墨烯二维异质结柔性器件结构及其制备方法 |
| CN109461790A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-03-12 | 北京镓族科技有限公司 | 氧化镓/石墨烯异质结零功耗光电探测器及其制造方法 |
| WO2020155810A1 (zh) * | 2019-01-29 | 2020-08-06 | 西安工业大学 | 一种透红外的高灵敏可见光探测器及其制备方法 |
| US11810994B2 (en) | 2019-01-29 | 2023-11-07 | Xi An Technological University | Infrared-transmitting high-sensitivity visible light detector and preparation method thereof |
| CN110148642A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-08-20 | 广西师范大学 | 凹面阵列的石墨烯-金属异质结光电探测器 |
| CN110148642B (zh) * | 2019-06-21 | 2024-06-11 | 广西师范大学 | 凹面阵列的石墨烯-金属异质结光电探测器 |
| CN114041210A (zh) * | 2019-07-04 | 2022-02-11 | 三菱电机株式会社 | 电磁波检测器 |
| CN111180540A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 浙江大学 | 基于单晶硅纳米膜/石墨烯的柔性光电探测器及制备方法 |
| CN111180540B (zh) * | 2019-12-30 | 2021-10-22 | 浙江大学 | 基于单晶硅纳米膜/石墨烯的柔性光电探测器及制备方法 |
| CN111180546B (zh) * | 2019-12-30 | 2021-07-13 | 浙江大学 | 多层单晶硅纳米膜/石墨烯光电探测器及制备方法 |
| CN111180546A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 浙江大学 | 多层单晶硅纳米膜/石墨烯光电探测器及制备方法 |
| CN111509083B (zh) * | 2020-03-25 | 2022-01-25 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种基于GaN/rGO异质结的柔性光电传感器及其制备方法 |
| CN111509083A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-08-07 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种基于GaN/rGO异质结的柔性光电传感器及其制备方法 |
| CN116885024A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-10-13 | 天津大学 | 一种基于PdSe2/ZrTe3异质结的红外光电探测器及其制备方法 |
| CN116885024B (zh) * | 2023-07-17 | 2024-03-22 | 天津大学 | 一种基于PdSe2/ZrTe3异质结的红外光电探测器及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
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