CN112216760A - 一种在红外及太赫兹宽频带的探测器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在红外及太赫兹宽频带的探测器，所述探测器包括衬底、石墨烯异质结沟道层、源极金属天线电极层、漏极金属电极层、栅极绝缘层和栅极金属天线电极层；其中，所述石墨烯异质结沟道层于所述衬底上，所述栅极绝缘层覆盖在所述石墨烯异质结沟道层之上，部分或全部所述源极金属天线电极层和漏极金属电极层覆盖在所述石墨烯异质结沟道层两端，所述栅极金属天线电极层引出线形成在部分所述栅极绝缘层上。本发明还公开了上述探测器的制备方法。本发明结合了特殊的天线设计以及使用了电学特性优异的石墨烯和二维材料形成的异质结，提高探测器对红外及太赫兹辐射的吸收率。

Description

一种在红外及太赫兹宽频带的探测器及其制备方法
技术领域
本发明属于太赫兹技术领域，具体涉及一种在红外及太赫兹宽频带的探测器及其制备方法。
背景技术
太赫兹(THz)波是介于微波与红外之间，频段为0.1THz-10THz的电磁波。20世纪末以来，由于飞秒激光、光电导开关和光整流等技术的发展，太赫兹技术及其应用得到迅速发展。其中，固态电子学太赫兹源、探测器以及电真空太赫兹器件取得了重要突破，太赫兹电子学蓬勃发展，进一步推动了太赫兹技术的实际应用。随着太赫兹技术应用的广泛开展,对太赫兹波探测器的响应时间、灵敏度、带宽、信噪比和工作环境等性能也提出了越来越高的要求。受限于太赫兹辐射源的低输出功率和太赫兹频率范围内较高的热辐射背景噪声等因素,在不同适用环境和工作范围内各种太赫兹探测器相互补充。目前，随着国内外对太赫兹探测器更进一步的研究,不断提出新型的探测器结构，或者改进已有的探测器，性能不断提高。太赫兹探测也从实验室走向广泛的实际应用，如天文、医疗、环境检测、军事等领域。
太赫兹探测是太赫兹应用中的关键技术，它可以分为相干探测和非相干探测两大类。相干探测技术通过非线性器件把太赫兹信号变换到易于探测的低频信号来处理，例如光电导天线采样法；非相干探测则是通过把太赫兹信号转化为直流电流或电压信号来探测，例如场效应晶体管探测器等。1996年，国外科学家研究表明：场效应晶体管(FET)中的等离子体非线性可以实现对太赫兹波的探测。目前常用的太赫兹探测器主要有戈莱盒探测器、热释电探测器、测辐射热计探测器、肖特基二极管以及场效应晶体管探测器等，但它们的性能依然存在一些缺点，比如：响应时间慢、灵敏度低、带宽窄、信噪比低和工作环境苛刻等。
目前，常用的太赫兹探测器无论是响应时间、灵敏度、带宽、噪声和工作环境等方面均存在一些缺点，迫切需要新结构、新工艺、新材料和新的探测方法来提高探测器的性能，如：快的响应时间、高灵敏度、宽带宽、低信噪比和室温工作环境等。石墨烯是一种电学特性优异的二维材料，它具有很高的室温载流子迁移率(2×105cm2/V·s，是硅的100倍)和可调节的零带隙结构。利用石墨烯制造场效应晶体管作为太赫兹探测器，可以同时实现高速、宽频带太赫兹探测器，具有极大的应用前景。但由于石墨烯对太赫兹辐射的吸收很低，只有2.3％，这极大的限制了石墨烯场效应晶体管太赫兹探测器的性能，所以迫切需要提高该器件对太赫兹辐射的吸收率。也有研究实现了三维石墨烯场效应晶体管，以此来增加石墨烯的面积增加对太赫兹吸收，提高响应。本发明使用掺杂的石墨烯材料与硒化锡通过二维材料转移平台形成异质结制作探测器，结合设计的特殊结构天线和超半球透镜等辅助来提高探测器的性能，如：增加太赫兹波的吸收、提高探测器的灵敏度、降低信噪比等。本发明详细介绍了设计过程和制造方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种在红外及太赫兹宽频带的探测器及其制备方法，解决了石墨烯对太赫兹辐射吸收率低的问题，能够提高探测器对红外及太赫兹辐射的吸收率，进而达到快的响应时间、高灵敏度、宽带宽、低信噪比和室温工作环境的探测器。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种在红外及太赫兹宽频带的探测器，所述探测器包括衬底、石墨烯异质结沟道层、源极金属天线电极层、漏极金属电极层、栅极绝缘层和栅极金属天线电极层；其中，所述石墨烯异质结沟道层位于所述衬底上，所述栅极绝缘层覆盖在所述石墨烯异质结沟道层之上，部分或全部所述源极金属天线电极层和漏极金属电极层覆盖在所述石墨烯异质结沟道层两端，所述栅极金属天线电极层引出线形成在部分所述栅极绝缘层上。
作为本发明的一个优选实施例，所述石墨烯异质结沟道层的构成可以为硒化锡/石墨烯异质结或二硒化钨/石墨烯异质结。
作为本发明的一个优选实施例，所述石墨烯异质结沟道层中的石墨烯通过p型或n型掺杂，掺杂方式包括金属电极接触、气体小分子吸附、氧化性及还原性极性分子吸附及晶格掺杂。
作为本发明的一个优选实施例，所述栅极金属天线电极层为蝶形，其半径为120-160μm，圆心角为60°-120°。
作为本发明的一个优选实施例，所述衬底的材料选自高阻硅、碳化硅、石英、玻璃树脂、蓝宝石和聚酰亚胺中的至少一种，其厚度为50-500μm。
作为本发明的一个优选实施例，在所述衬底和石墨烯异质结沟道层之间还包括二氧化硅层。
作为本发明的一个优选实施例，所述源极金属天线电极层、漏极金属电极层和栅极金属天线电极层的材料选自钛、钨和金中的至少一种，其厚度为20-300nm。
作为本发明的一个优选实施例，所述栅极绝缘层的材料选自二氧化硅、二氧化铪、氧化铝和氮化硼中的至少一种，其厚度为20-300nm。
作为本发明的一个优选实施例，所述源极金属天线电极层和栅极金属天线电极层构成的天线结构包括蝶形天线结构、对数螺旋天线结构和对称周期天线结构。
本发明还提供一种如上所述的一种在红外及太赫兹宽频带的探测器的制备方法，所述制备方法包括：
提供衬底层；
将石墨烯异质结沟道层转移到所述衬底层上；
在所述石墨烯异质结沟道层上形成源电极和漏电极，并图案化得到源极金属天线电极层和漏极金属电极层；
在所述石墨烯异质结沟道层上依次形成并图案化栅极绝缘层和栅极金属电极层。
作为本发明的一个优选实施例，所述图案化的处理方式包括紫外光刻、电子束光刻中的至少一种以及原子层沉积法、热蒸发法和磁控溅射法中的至少一种。
本发明的一种在红外及太赫兹宽频带的探测器及其制备方法具有如下有益效果：
本发明的探测器结合了特殊的天线设计以及使用了电学特性优异的石墨烯和二维材料形成的异质结，提高探测器对红外及太赫兹辐射的吸收率，具有快的响应时间、高灵敏度、宽带宽、低信噪比和室温工作环境等优点；本发明的探测器结构新颖、性能优异、制备简单，可工作于红外及太赫兹波段，容易大规模生产。
附图说明
图1为本发明涉及的探测器的场效应结构的截面图；
图2为本发明涉及的探测器的源栅电极层为蝶形天线臂的俯视图；
图3为图2中的天线臂中间部分场效应沟道的放大图；
图4a为电磁仿真得到的蝶形天线的沟道局部电场增强图；
图4b为电磁仿真得到的对数螺旋天线的沟道局部电场增强图；
图4c为电磁仿真得到的对称周期天线的沟道局部电场增强图；
图5为本发明涉及的探测器设计的天线结合超半球透镜仿真的方向图；
图6为蝶形天线结合超半球透镜电磁仿真的电压响应曲线图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供一种在红外及太赫兹宽频带的探测器1，包括衬底2、石墨烯异质结沟道层3、源极天线电极层4、漏极电极层5、栅极绝缘层6和栅极天线电极层7。
所采用的衬底2的材料可以为高阻硅、碳化硅、石英、玻璃树脂、蓝宝石、聚酰亚胺中的一种，衬底2的厚度例如可以为50μm-500μm。
所采用的石墨烯异质结沟道层3中的石墨烯可以为p型或n型掺杂，掺杂方式包括金属电极接触、气体小分子吸附、氧化性及还原性极性分子吸附和晶格掺杂等。可以使用二维材料转移平台，将石墨烯和硒化锡或二硒化钨形成异质结，再转移到衬底2上等待下一步工艺。
所采用的电极层通过光刻技术和薄膜制造技术来实现，源极天线电极层4、漏极电极层5和栅极天线电极层7的材料选自钛(Ti)、钨(W)和金(Au)中的至少一种，厚度例如可以为20nm-300nm。
所采用的栅极绝缘层6可以为二氧化硅、二氧化铪、氧化铝、氮化硼中的至少一种，厚度例如可以为20nm-300nm。
在衬底和石墨烯异质结沟道层之间还包括厚度为200nm-300nm的二氧化硅层。
在图1中，衬底2的厚度h1＝50μm-500μm，二氧化硅层厚度h2＝200nm-300nm，栅极绝缘层6的厚度tox＝20nm-300nm，金属电极厚度tm＝20nm-300nm。
本发明还提供一种在红外及太赫兹宽频带的探测器1的制备方法，至少包括如下步骤：
首先选择一衬底2，通过薄膜转移技术将石墨烯异质结沟道层3转移到衬底2上。之后通过光刻技术和薄膜制作技术制作源极天线电极层4、漏极电极层5、栅极绝缘层6和栅极天线电极层7，从而获得本发明的一种在红外及太赫兹宽频带的探测器1。
具体地，首先对衬底2进行清洗，本实施例中例如采用脱膜清洗设备和超声设备对衬底2清洗，清洗过程优先采用丙酮、乙醇、去离子水多次超声清洗衬底2，每次超声时间例如为10-15分钟，例如使用氮气去除衬底2上的水分并烘干，接着在衬底上转移石墨烯异质结沟道层3以备用。
然后，在石墨烯异质结沟道层3上形成源漏电极，并图案化得到源极天线电极层4和漏极电极层5。具体地，本实施例中采用的图案化处理选自普通紫外光刻、电子束光刻中的至少一种，以及原子层沉积法、热蒸发法、磁控溅射法中的至少一种，本实施例中例如采用电子束光刻对源漏电极图案化处理，具体地例如采用旋涂仪将光刻胶旋涂在转移了石墨烯异质结沟道层3的衬底2上，保证所制成的光刻胶膜平整无气泡，此时的光刻胶可以采用正性光刻胶，也可以采用负性光刻胶，旋涂过程采用的转速例如为1500-4000转，具体的数值需要根据光刻胶的型号以及所需的涂覆厚度进行测试优化。将涂覆有光刻胶的衬底2在例如100℃高温热台上加热10-15分钟，蒸发掉光刻胶的挥发性部分，以在衬底2上形成固化的光刻胶膜。使用对应的掩膜版覆盖在固化光刻胶的衬底2上，光刻可以利用光刻机实现，采用的工作波长例如可以为350-450nm，图形分辨率例如为0.2μm，紫外光透过掩膜版中的图案区域照射在置于掩膜版正下方的衬底2上，暴露在紫外线中的光刻胶区域发生降解反应，然后用对应显影液冲洗掉曝光的光刻胶区域，形成图案化的源极天线电极层4区域，同样的方法形成漏极电极层5区域，最后将图案化后的衬底2浸泡于去离子水中，洗去残余的显影液，烘干固膜。
烘干固膜之后，还需要对图案区域进行镀膜，可以采用磁控溅射法或热蒸发法，本实施例中例如采用薄膜制造技术中的磁控溅射方法，具体地例如可以使用磁控溅射仪器，利用低压惰性气体辉光发电来产生入射离子。阴极靶由镀膜材料制成，基片作为阳极，真空室中通入0.1-10Pa的氩气或其它惰性气体，在阴极靶1-3kV直流负高压或13.56MHz的射频电压作用下产生辉光放电。电离出的亚离子轰击靶表面，使得靶原子溅出并沉积在基片上，形成薄膜。
然后在所述石墨烯异质结沟道层3上依次形成并图案化栅极绝缘层6和栅极天线电极层7，从而获得本发明的一种红外及太赫兹宽频带的探测器1。具体地，本实施例中采用的图案化处理选自普通紫外光刻、电子束光刻中的至少一种，以及原子层沉积法、热蒸发法、磁控溅射法中的至少一种，本实施例中例如采用电子束光刻进行图案化处理，采用与源漏电极图案化处理的步骤相同，形成图案化的栅极绝缘层6区域和栅极电极层7区域，最后将图案化后的衬底2浸泡于去离子水中，洗去残余的显影液，烘干固膜。
烘干固膜之后，还需要对图案区域进行栅极绝缘层6生长和栅极天线电极层7镀膜，本实施例中例如采用薄膜制造技术中的原子层沉积法或磁控溅射方法，具体地例如可以使用ALD设备在150℃下成膜。栅极绝缘层6做好之后再做出栅极天线电极层7，从而获得一种在红外及太赫兹宽频带的探测器1。
本发明的探测器分为天线结合超半球透镜的设计和场效应沟道设计两个阶段，每个阶段都有对应的理论或者仿真计算支持。其中，第一阶段涉及到超半球透镜聚焦设计原理和天线仿真，第二阶段涉及到等离子体场效应晶体管探测器的理论研究，理论公式结合经验确定出相关参数和尺寸。
首先，需要设计出合适的天线和超半球透镜，通过电磁仿真的方向图结果来判断设计是否能满足需要，即能否聚集红外及太赫兹波，主要看电磁仿真方向图的方向性、旁瓣和主瓣增益等参数，以确保红外及太赫兹波尽可能地被耦合到探测区域，进而才能获得快的响应时间、高灵敏度、宽带宽、低信噪比和室温工作环境等优点。
之后，根据等离子体场效应晶体管探测器的理论和相关理论公式，对天线臂中间部分进行结构设计，以满足晶体管设计和探测理论设计要求。比如沟道长度、栅极长度、栅极宽度等参数设计等。其中，天线的两个臂和栅极、源极相连。另外还有漏极的设计。
然后，将设计好的天线制作成掩膜版，将设计的超半球透镜送厂加工。
最后，利用半导体器件制造工艺，制造出探测器。
以下通过几个实施例说明不同石墨烯异质结沟道层和不同天线臂的设计的探测器及其制备方法。
实施例1、以硒化锡/p型石墨烯异质结作为沟道层3和蝶形天线臂作为源栅天线电极层4和7：
首先对高阻硅衬底2进行清洗，本实施例中例如采用脱膜清洗设备和超声设备对衬底2清洗，高阻硅衬底2厚度为300μm，表面二氧化硅层厚度为300nm，阻值为20000Ω·cm，清洗过程为采用丙酮、乙醇、去离子水多次超声清洗衬底2，每次超声时间为15分钟，使用氮气去除衬底2上的水分并烘干，接着在衬底上转移硒化锡/掺杂石墨烯异质结层以备用。石墨烯层是以Cu为基体生长的，采用低压(50Pa-5KPa)条件，温度在900℃以上，基体为较高纯度的Cu箔(纯度>99％)，载气为还原气体H2，之后由氧化性溶液进行p型吸附掺杂，掺杂效果明显，在空气中稳定，为p型掺杂。然后利用旋涂仪将正性光刻胶旋涂在转移了硒化锡/掺杂石墨烯异质结层3的衬底2上，为保证所制成的光刻胶膜平整无气泡，旋涂过程采用的转速例如为3000转。涂覆好后在例如100℃高温热台上加热15分钟，蒸发光刻胶的挥发性部分，以在衬底2上形成固化的光刻胶膜。使用对应的掩模版覆盖在涂覆有光刻胶的衬底2上，光刻蚀过程例如可以利用紫外曝光机实现，采用的工作波长例如可以为400nm，图形分辨率例如为0.2μm，紫外光透过预设掩膜版中的图案区域照射在置于掩膜版正下方的衬底2上，暴露在紫外线中的正性光刻胶反应，然后用对应显影液冲洗掉曝光的光刻胶区域，形成图案化的源极天线电极层4区域，同时也形成漏极电极层5区域，最后将图案化后的衬底2浸泡于去离子水中，洗去残余的显影液，烘干固膜。
烘干固膜之后，还需要对图案区域进行镀膜，本实施例中例如采用薄膜制造技术中的磁控溅射方法，具体的例如可以使用磁控溅射仪器，利用低压惰性气体辉光发电来产生入射离子。阴极靶由镀膜材料制成，基片作为阳极，真空室中通入0.1-10Pa的氩气或其他惰性气体，在阴极(靶)1-3kV直流负高压或13.56MHz的射频电压作用下产生辉光放电。电离出的氩离子轰击靶表面，使得靶原子溅出并沉积在基片上形成薄膜。
然后在所述石墨烯异质结沟道层3上依次形成并图案化栅极绝缘层6和栅极天线电极层7，从而获得本发明的一种红外及太赫兹宽频带的探测器1。具体地，本实施例中采用的图案化处理选自普通紫外光刻、电子束光刻中的至少一种，以及原子层沉积法、热蒸发法、磁控溅射法中的至少一种，本实施例中例如采用电子束光刻进行图案化处理，采用与石墨烯异质结沟道层3图案化处理的步骤相同，形成图案化的栅极绝缘层6区域和栅极天线电极层7区域，最后将图案化后的衬底2浸泡于去离子水中，洗去残余的显影液，烘干固膜。
烘干固膜之后，还需要对图案区域进行栅极绝缘层6的生长和栅极天线电极层7的镀膜，本实施例中例如采用薄膜制造技术中的原子层沉积法，具体地例如可以使用ALD设备在150℃下成膜。栅极绝缘层6做好之后再用磁控溅射法做出栅极天线电极层7，从而获得一种在红外及太赫兹宽频带的探测器1。
本实施例的蝶形天线臂的俯视图如图2所示，以及天线臂中间部分场效应沟道的放大图如图3所示。在图2和图3中，蝶形天线的半径R1＝120μm-160μm，蝶形天线的角度θ＝60°-120°，天线臂中间部分的沟道长度L＝1μm-4μm，栅极长度Lg＝30nm-800nm，栅极宽度Wg＝2μm-6μm。
实施例2、以硒化锡/n型石墨烯异质结作为沟道层3和蝶形天线臂作为源栅天线电 极层4和7：
结合图1所示，首先对高阻硅衬底2进行清洗，本实施例中例如采用脱膜清洗设备和超声设备对衬底2清洗，高阻硅衬底2厚度为300μm，表面二氧化硅层厚度为300nm，阻值为20000Ω·cm，清洗过程为采用丙酮、乙醇、去离子水多次超声清洗衬底2，每次超声时间为15分钟，使用氮气去除衬底2上的水分并烘干，接着在衬底上转移硒化锡/掺杂石墨烯异质结层以备用，石墨烯层是以Cu为基体生长的，采用低压(50Pa-5KPa)条件，温度在900℃以上，基体为较高纯度的Cu箔(纯度>99％)，载气为还原气体H2，之后进行磷的n型晶格掺杂，掺杂效果明显，在空气中能够保持稳定。然后利用旋涂仪将正性光刻胶旋涂在转移了硒化锡/掺杂石墨烯异质结层3的衬底2上，为保证所制成的光刻胶膜平整无气泡，旋涂过程采用的转速例如为3000转。涂覆好后在例如100℃高温热台上加热15分钟，蒸发光刻胶的挥发性部分，以在衬底2上形成固化的光刻胶膜。使用对应的掩模版覆盖在涂覆有光刻胶的衬底2上，光刻蚀过程例可以利用紫外曝光机实现，采用的工作波长例如可以为400nm，图形分辨率例如为0.2μm，紫外光透过预设掩膜版中的图案区域照射在置于掩膜版正下方的衬底2上，暴露在紫外线中的正性光刻胶反应，然后用对应显影液冲洗掉曝光的光刻胶区域，形成图案化的源极天线电极层4区域，同时也形成漏极电极层5区域，最后将图案化后的衬底2浸泡于去离子水中，洗去残余的显影液，烘干固膜。
烘干固膜之后，还需要对图案区域进行镀膜，本实施例中如采用薄膜制造技术中的磁控溅射方法，具体的例如可以使用磁控溅射仪器，利用低压惰性气体辉光发电来产生入射离子。阴极靶由镀膜材料制成，基片作为阳极，真空室中通入0.1-10Pa的氩气或其他惰性气体，在阴极(靶)1-3kV直流负高压或13.56MHz的射频电压作用下产生辉光放电。电离出的氩离子轰击靶表面，使得靶原子溅出并沉积在基片上形成薄膜。
然后在所述石墨烯异质结沟道层3上依次形成并图案化栅极绝缘层6和栅极天线电极层7，从而获得本发明的一种红外及太赫兹宽频带的探测器1。具体地，本实施例中采用的图案化处理选自普通紫外光刻、电子束光刻中的至少一种，以及原子层沉积法、热蒸发法、磁控溅射法中的至少一种，本实施例中例如采用电子束光刻进行图案化处理，采用与石墨烯异质结沟道层3图案化处理的步骤相同，形成图案化的栅极绝缘层6区域和栅极天线电极层7区域，最后将图案化后的衬底2浸泡于去离子水中，洗去残余的显影液，烘干固膜。
烘干固膜之后，还需要对图案区域进行栅极绝缘层6的生长和栅极天线电极层7的镀膜，本实施例中例如采用薄膜制造技术中的原子层沉积法，具体地例如可以使用ALD设备在150℃下成膜。栅极绝缘层6做好之后再用磁控溅射法做出栅极天线电极层7，从而获得一种在红外及太赫兹宽频带的探测器1。
实施例3、以硒化锡/p型石墨烯异质结作为沟道层3和对称螺旋天线臂作为源栅天 线电极层4和7：
与实施例1的制备方法一致，不同的是，本实施例的源栅天线电极层4和7为对称螺旋天线臂。
实施例4、以硒化锡/n型石墨烯异质结作为沟道层3和对称螺旋天线臂作为源栅天 线电极层4和7：
与实施例2的制备方法一致，不同的是，本实施例的源栅天线电极层4和7为对称螺旋天线臂。
实施例5、以硒化锡/p型石墨烯异质结作为沟道层3和对数周期天线臂作为源栅天 线电极层4和7：
与实施例1的制备方法一致，不同的是，本实施例的源栅天线电极层4和7为对数周期天线臂。
实施例6、以硒化锡/n型石墨烯异质结作为沟道层3和对数周期天线臂作为源栅天线电极层4和7：
与实施例2的制备方法一致，不同的是，本实施例的源栅天线电极层4和7为对数周期天线臂。
实施例1和实施例2的探测器的电磁仿真得到的蝶形天线的沟道局部电场增强图见图4a所示。实施例3和实施例4的探测器的电磁仿真得到的对数螺旋天线的沟道局部电场增强图见图4b所示。实施例5和实施例6的探测器的电磁仿真得到的对数周期天线的沟道局部电场增强图见图4c所示。从图4a、图4b、图4c可以看出在中间的场效应区域电场强度很强。
图5为本发明涉及的探测器设计的天线结合超半球透镜仿真的方向图，可以看出探测器的天线结合超半球透镜可以增加太赫兹波的聚集。
图6为蝶形天线结合超半球透镜电磁仿真的电压响应曲线图。(这个图可以看出直径10mm的超半球硅透镜具有较好的辐射聚集效应，将更多的辐射聚集在器件上，增加器件的响应)
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种在红外及太赫兹宽频带的探测器，其特征在于，所述探测器包括衬底、石墨烯异质结沟道层、源极金属天线电极层、漏极金属电极层、栅极绝缘层和栅极金属天线电极层；其中，所述石墨烯异质结沟道层位于所述衬底上，所述栅极绝缘层覆盖在所述石墨烯异质结沟道层之上，部分或全部所述源极金属天线电极层和漏极金属电极层覆盖在所述石墨烯异质结沟道层两端，所述栅极金属天线电极层引出线形成在部分所述栅极绝缘层上。
2.根据权利要求1所述的一种在红外及太赫兹宽频带的探测器，其特征在于，所述石墨烯异质结沟道层的构成可以为硒化锡/石墨烯异质结或二硒化钨/石墨烯异质结。
3.根据权利要求2所述的一种在红外及太赫兹宽频带的探测器，其特征在于，所述石墨烯异质结沟道层中的石墨烯通过p型或n型掺杂，掺杂方式包括金属电极接触、气体小分子吸附、氧化性及还原性极性分子吸附及晶格掺杂。
4.根据权利要求1所述的一种在红外及太赫兹宽频带的探测器，其特征在于，所述栅极金属天线电极层为蝶形，其半径为120-160μm，圆心角为60°-120°。
5.根据权利要求1所述的一种在红外及太赫兹宽频带的探测器，其特征在于，所述衬底的材料选自高阻硅、碳化硅、石英、玻璃树脂、蓝宝石和聚酰亚胺中的至少一种，其厚度为50-500μm。
6.根据权利要求1所述的一种在红外及太赫兹宽频带的探测器，其特征在于，所述源极金属天线电极层、漏极金属电极层和栅极金属天线电极层的材料选自钛、钨和金中的至少一种，其厚度为20-300nm。
7.根据权利要求1所述的一种在红外及太赫兹宽频带的探测器，其特征在于，所述栅极绝缘层的材料选自二氧化硅、二氧化铪、氧化铝和氮化硼中的至少一种，其厚度为20-300nm。
8.根据权利要求1所述的一种在红外及太赫兹宽频带的探测器，其特征在于，所述源极金属天线电极层和栅极金属天线电极层构成的天线结构包括蝶形天线结构、对数螺旋天线结构和对称周期天线结构。
9.如权利要求1所述的一种在红外及太赫兹宽频带的探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
提供衬底层；
将石墨烯异质结沟道层转移到所述衬底层上；
在所述石墨烯异质结沟道层上形成源电极和漏电极，并图案化得到源极金属天线电极层和漏极金属电极层；
在所述石墨烯异质结沟道层上依次形成并图案化栅极绝缘层和栅极金属天线电极层。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述图案化的处理方式包括紫外光刻、电子束光刻中的至少一种，以及原子层沉积法、热蒸发法和磁控溅射法中的至少一种。
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