CN109166934A - 利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器，包括源漏极之间连接的石墨烯带，通过在硅基板上形成凹槽和凹槽上的金属层，将石墨烯层通过金属辅助氧化方法去除与金属层接触的部分，形成石墨烯带，利用石墨烯带特有的电学性能对太赫兹进行探测，实现高效率的利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器。
Description
本申请为申请名称为“石墨烯带太赫兹传感器”，申请号为“201710283429.X”，申请日为“2017.4.26”的发明的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种传感器，具体涉及一种利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器。
背景技术
太赫兹(TeraHertz，THz)是波动频率单位之一，又称为太赫，或太拉赫兹，太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源；太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。早期太赫兹在不同的领域有不同的名称，在光学领域被称为远红外，而在电子学领域，则称其为亚毫米波、超微波等。在20世纪80年代中期之前，太赫兹波段两侧的红外和微波技术发展相对比较成熟，但是人们对太赫兹波段的认识仍然非常有限，形成了所谓的“THzGap”。
2004年，美国政府将THz科技评为“改变未来世界的十大技术”之一，而日本于2005年1月8日更是将THz技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，举全国之力进行研发。我国政府在2005年11月专门召开了“香山科技会议”，邀请国内多位在THz研究领域有影响的院士专门讨论我国THz事业的发展方向，并制定了我国THz技术的发展规划。目前国内已经有多家研究机构开展太赫兹领域的相关研究，其中首都师范大学，是入手较早，投入较大的一家，并且在毒品和炸药太赫兹光谱、成像和识别方面，利用太赫兹对非极性航天材料内部缺陷进行无损检测方面做出了许多开拓性的工作，同时由于太赫兹射线在安全检查方面的独特优势，首都师范大学太赫兹实验室正集中力量研发能够用于实景测试的安检原型设备。另外，美国、欧洲、亚洲、澳大利亚等许多国家和地区政府、机构、企业、大学和研究机构纷纷投入到THz的研发热潮之中。
作为人类尚未大规模使用的一段电磁频谱资源，太赫兹波有着极为丰富的电磁波与物质间的相互作用效应，不仅在基础研究领域，而且在安检成像、雷达、通信、天文、大气观测和生物医学等诸多技术领域有着广阔的应用前景。目前，室温微型的固态太赫兹光源和检测器技术尚未成熟，众多太赫兹发射-探测应用还处于原理演示和研究阶段。室温、高速、高灵敏度的固态太赫兹探测器技术是太赫兹核心器件研究的重要方向之一，该项技术可进一步发展成大规模的太赫兹焦平面成像阵列和超高灵敏度的外差式太赫兹接收机技术，为发展我国的太赫兹成像、通信等应用技术提供核心器件与部件。
发明内容
本发明提供一种新型结构的基于利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器，它能够利用石墨烯带的独特电学特性实现对太赫兹的有效探测。
本发明所采用的技术方案是：一种利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器，硅基板，所述硅基板表面形成横向平行凹槽，所述凹槽的各个面上通过表面氧化形成一层氧化物层，所述氧化物层的厚度为表面凹槽深度的1/4-1/8；在所述氧化物层的表面上形成金属层，所述金属层的金属为金、银或铜；
去除所述凹槽两端的金属层；
将石墨烯层转移到在硅基板表面上，通过金属辅助氧化将紧挨凹槽上表面的石墨烯氧化去除，形成石墨烯带；
在石墨烯层所在的去除了金属层的凹槽两端形成源极和漏极；
在硅基板的背面形成银层；
所述横向平行凹槽的上表面宽度与底表面宽度相同，所述横向平行凹槽的长度为宽度的6倍以上，所述石墨烯带的纵横比大于6；
在硅基板的背面也形成周期性凹槽，用银填充硅基板背面的凹槽，并且填充完成后用同样的材料形成一层银层。
进一步地，形成石墨烯带后还通过离子刻蚀方法去除所述横向平行凹槽和源漏极区域之外的石墨烯层。
进一步地，所述横向平行凹槽的周期数大于5。
进一步地，所述石墨烯层转移后完全覆盖所述横向平行凹槽。
进一步地，所述源漏极形成位置紧靠所述横向平行凹槽的两端。
本发明的有益效果在于：本申请提供了一种利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器，包括源漏极之间连接的石墨烯带，通过在硅基板上形成凹槽和凹槽上的金属层，将石墨烯层通过金属辅助氧化方法去除与金属层接触的部分，形成石墨烯带，利用石墨烯带特有的电学性能对太赫兹进行探测，实现高效率的利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器。
附图说明
图1为本发明利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器的俯视示意图；
图2为图1中利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器A-A截面的结构示意图；
图3为图1中利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器B-B截面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
需要说明的是，为了能够清晰地体现具体结构，虽然在附图中各个层在图中是分离的，但这仅仅是为了更直观的表明各个层之间的关系，本领域技术人员能够知晓本发明最终的状态。
参见图1、图2和图3，本发明提供一种利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器，包含：硅基板1，所述硅基板1表面形成横向平行凹槽2，所述凹槽2的各个面上通过表面氧化形成一层氧化物层，在所述氧化物层的表面上形成金属层；
去除所述凹槽2两端的金属层；
将石墨烯层转移到在硅基板1表面上，通过金属辅助氧化将紧挨凹槽2上表面的石墨烯氧化去除，形成石墨烯带3；
在石墨烯层所在的去除了金属层的凹槽2两端形成源极4和漏极5；
在硅基板1的背面形成银层6；
所述横向平行凹槽2的上表面宽度与底表面宽度相同，所述横向平行凹槽2的长度为宽度的6倍以上，所述石墨烯带3的纵横比大于6。
进一步地，所述氧化层的厚度为表面凹槽2深度的1/4-1/8。
进一步地，所述金属层的金属为金、银或铜。
进一步地，在硅基板1的背面也形成周期性凹槽2，用银填充硅基板1背面的凹槽2，并且填充完成后用同样的材料形成一层银层6。
进一步地，形成石墨烯带3后还通过离子刻蚀方法去除所述横向平行凹槽2和源漏极5区域之外的石墨烯层。
进一步地，所述横向平行凹槽2的周期数大于5。
进一步地，所述石墨烯层转移后完全覆盖所述横向平行凹槽2。
进一步地，所述源漏极5形成位置紧靠所述横向平行凹槽2的两端。
本申请提供了一种利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器，包括源漏极之间连接的石墨烯带，通过在硅基板上形成凹槽和凹槽上的金属层，将石墨烯层通过金属辅助氧化方法去除与金属层接触的部分，形成石墨烯带，利用石墨烯带特有的电学性能对太赫兹进行探测，实现高效率的利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器。
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器，其特征在于，包含：
硅基板，所述硅基板表面形成横向平行凹槽，所述凹槽的各个面上通过表面氧化形成一层氧化物层，所述氧化物层的厚度为表面凹槽深度的1/4-1/8；在所述氧化物层的表面上形成金属层，所述金属层的金属为金、银或铜；
去除所述凹槽两端的金属层；
将石墨烯层转移到在硅基板表面上，通过金属辅助氧化将紧挨凹槽上表面的石墨烯氧化去除，形成石墨烯带；
在石墨烯层所在的去除了金属层的凹槽两端形成源极和漏极；
在硅基板的背面形成银层；
所述横向平行凹槽的上表面宽度与底表面宽度相同，所述横向平行凹槽的长度为宽度的6倍以上，所述石墨烯带的纵横比大于6；
在硅基板的背面也形成周期性凹槽，用银填充硅基板背面的凹槽，并且填充完成后用同样的材料形成一层银层。
2.如权利要求1所述的利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器，其特征在于，形成石墨烯带后还通过离子刻蚀方法去除所述横向平行凹槽和源漏极区域之外的石墨烯层。
3.如权利要求2所述的利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器，所述横向平行凹槽的周期数大于5。
4.如权利要求3所述的利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器，其特征在于，所述石墨烯层转移后完全覆盖所述横向平行凹槽。
5.如权利要求4所述的利用金属辅助氧化形成石墨烯带的太赫兹传感器，其特征在于，所述源漏极形成位置紧靠所述横向平行凹槽的两端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190108 |