CN114846628A - 电磁波检测器以及电磁波检测器集合体 - Google Patents

电磁波检测器以及电磁波检测器集合体 Download PDF

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奥田聪志
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Abstract

电磁波检测器具备：半导体层(4)，形成有台阶部(40)，且对于检测波长具有灵敏度；绝缘膜(3)，配置于台阶部(40)上，且设置有使台阶部(40)的一部分露出的开口部(3a)；二维材料层(1)，配置于绝缘膜(3)以及开口部(3a)上，且具有在开口部(3a)与半导体层(4)电连接的连接区域(1c)；第1电极部(2a)，配置于绝缘膜(3)上，与二维材料层(1)电连接；以及第2电极部(2b)，配置于半导体层(4)上，经由二维材料层(1)的连接区域(1c)而与第1电极部(2a)电连接。

Description

电磁波检测器以及电磁波检测器集合体
技术领域
本公开涉及电磁波检测器以及电磁波检测器集合体。
背景技术
以往，作为下一代的电磁波检测器所使用的电磁波检测层的材料，已知有作为二维材料层的一个例子的迁移率极高的石墨烯。石墨烯的吸收率低到2.3％。因此，提出了使用了石墨烯的电磁波检测器中的高灵敏度化手法。例如，在美国专利申请公开第2015/0243826号说明书中，提出了如下所述的构造的检测器。即，在美国专利申请公开第2015/0243826号说明书中，在n型半导体层上设置有两个以上的电介质层。在两个电介质层上以及位于该两个电介质层之间的n型半导体层的表面部分上形成有石墨烯层。与石墨烯层的两端连接的源极及漏极电极配置于电介质层上。栅极电极与n型半导体层连接。
在上述检测器中，经由源极及漏极电极对作为沟道的石墨烯层施加电压。其结果，通过放大在n型半导体层产生的光载流子，从而进行检测器的高灵敏度化。另外，在对栅极电极和源极电极或者漏极电极施加电压的情况下，能够通过石墨烯与n型半导体层的肖特基连接进行关断动作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2015/0243826号说明书
发明内容
然而，在上述检测器中，在对石墨烯施加源极及漏极电压的高灵敏度化动作时进行晶体管动作，所以难以进行检测器的关断动作。另外，在对栅极电极和源极电极或者漏极电极施加电压的肖特基动作时，检测器的灵敏度取决于半导体层的量子效率。因此，无法进行足够的光载流子的放大，难以实现检测器的高灵敏度化。这样，在以往的使用了石墨烯等二维材料层的检测器中，未能同时实现高灵敏度化和关断动作。
本公开的主要的目的在于提供检测灵敏度高且能够进行关断动作的使用了二维材料层的电磁波检测器以及电磁波检测器集合体。
本公开所涉及的电磁波检测器具备：半导体层，形成有至少1个台阶部，且对于检测波长具有灵敏度；绝缘膜，配置于至少1个台阶部上，且设置有使至少1个台阶部的一部分露出的至少1个开口部；二维材料层，配置于绝缘膜以及至少1个开口部上，且具有在至少1个开口部与半导体层电连接的连接区域；第1电极部，配置于绝缘膜上，与二维材料层电连接；以及第2电极部，配置于半导体层上，经由二维材料层的连接区域而与第1电极部电连接。
根据本公开，能够提供检测灵敏度高且能够进行关断动作的使用了二维材料层的电磁波检测器以及电磁波检测器集合体。
附图说明
图1是实施方式1的电磁波检测器的平面示意图。
图2是图1中的线段II－II处的剖视示意图。
图3是用于说明实施方式1的电磁波检测器的制造方法的流程图。
图4是示出实施方式1的电磁波检测器的第1变形例的剖视示意图。
图5是示出实施方式1的电磁波检测器的第2变形例的剖视示意图。
图6是示出实施方式1的电磁波检测器的第3变形例的剖视示意图。
图7是示出实施方式1的电磁波检测器的第4变形例的剖视示意图。
图8是示出实施方式1的电磁波检测器的第5变形例的剖视示意图。
图9是示出实施方式1的电磁波检测器的第5变形例的台阶部的排列的一个例子的平面内部示意图。
图10是示出实施方式1的电磁波检测器的第5变形例的台阶部的排列的另一个例子的平面内部示意图。
图11是示出实施方式1的电磁波检测器的第6变形例的平面示意图。
图12是示出实施方式1的电磁波检测器的第7变形例的平面示意图。
图13是示出实施方式1的电磁波检测器的第8变形例的平面示意图。
图14是示出实施方式1的电磁波检测器的第9变形例的平面示意图。
图15是示出实施方式1的电磁波检测器的第10变形例的剖视示意图。
图16是示出实施方式1的电磁波检测器的第11变形例的剖视示意图。
图17是示出实施方式1的电磁波检测器的第12变形例的剖视示意图。
图18是实施方式2的电磁波检测器的剖视示意图。
图19是实施方式2的电磁波检测器的平面内部示意图。
图20是示出实施方式2的电磁波检测器的变形例的剖视示意图。
图21是实施方式3的电磁波检测器的剖视示意图。
图22是示出实施方式3的电磁波检测器的变形例的剖视示意图。
图23是实施方式4的电磁波检测器的剖视示意图。
图24是实施方式5的电磁波检测器的平面示意图。
图25是图24中的线段XXV－XXV处的剖视示意图。
图26是示出实施方式5的电磁波检测器的第1变形例的剖视示意图。
图27是示出实施方式5的电磁波检测器的第2变形例的剖视示意图。
图28是示出实施方式5的电磁波检测器的第3变形例的剖视示意图。
图29是实施方式6的电磁波检测器的平面示意图。
图30是图29中的线段XXX－XXX处的剖视示意图。
图31是示出实施方式6的电磁波检测器的第1变形例的剖视示意图。
图32是示出实施方式7的电磁波检测器的平面示意图。
图33是图32的线段XXXIII－XXXIII处的剖视示意图。
图34是实施方式8的电磁波检测器的剖视示意图。
图35是实施方式9的电磁波检测器的剖视示意图。
图36是实施方式10的电磁波检测器的剖视示意图。
图37是示出实施方式10的电磁波检测器的变形例的剖视示意图。
图38是实施方式11的电磁波检测器的剖视示意图。
图39是实施方式12的电磁波检测器的平面示意图。
图40是示出实施方式12的电磁波检测器的变形例的平面示意图。
符号说明
1：二维材料层；1a、1b、1c、1d：区域；1e：乱层构造部分；2a：第1电极部；2b：第2电极部；2c：第3电极部；2c：电极部；2d：连接导电体；3：绝缘膜；3a：开口部；3b：锥形部；4：半导体层；4a：第1半导体部分；4a1：第1部分；4a2：第2部分；4ab、4ab1、4ab2：接合界面；4b、ba：第2半导体部分；4ba、4bc：接合部；4c：半导体部分；5：电流切断机构；6：缓冲层；7：导电体；8：接触层；40：台阶部；41、41a、41b：底部；42：侧部；43、43a、43b：顶部；44：背面部；100、200、201、202、203：电磁波检测器；1000、2000：电磁波检测器集合体。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本公开的实施方式。此外，在以下的附图中，对相同或者相当的部分附加相同的参照编号，不重复其说明。
在以下说明的实施方式中，图是示意性的，概念性地说明功能或者构造。另外，本公开并不被以下说明的实施方式限定。除了特别记载的情况之外，电磁波检测器的基本结构在所有的实施方式中是共同的。另外，附加有相同的符号的结构如上所述是相同的或者与其相当。这在说明书的全文中是共同的。
在以下说明的实施方式中，关于电磁波检测器，使用检测可见光或者红外光的情况下的结构进行说明，本公开不限定于这些。以下说明的实施方式除了检测可见光或者红外光之外，例如，作为检测X线、紫外光、近红外光、太赫兹(THz)波或者微波等电波的检测器也是有效的。此外，在本公开的实施方式中，将这些光以及电波总记为电磁波。
另外，在本公开的实施方式中，有时作为石墨烯而使用p型石墨烯或者n型石墨烯的用语。在以下的实施方式中，将空穴比本征状态的石墨烯多的石墨烯称为p型石墨烯，将电子多的石墨烯称为n型石墨烯。
另外，在本公开的实施方式中，关于与作为二维材料层的一个例子的石墨烯接触的构件的材料，有时使用n型或者p型的用语。在此，例如，n型材料表示具有电子给予性的材料，p型材料表示具有电子吸引性的材料。另外，有时还在分子整体中电荷呈现偏重，将电子占主导地位的类型称为n型，将空穴占主导地位的类型称为p型。作为这些材料，能够使用有机物以及无机物的任意一方或者它们的混合物。
另外，关于作为金属表面与光的相互作用的表面等离子体谐振现象等等离子体谐振现象、被称为可见光域及近红外光域以外的施加到金属表面的谐振这样的意思下的伪表面等离子体谐振的现象或者被称为利用波长以下的尺寸的构造操作特定的波长这样的意思下的超材料或者等离子体超材料的现象，不特别根据名称来区分它们，从现象造成的效果这方面，视为同等。在此，将这些谐振称为表面等离子体谐振、等离子体谐振，或者，简称为谐振。
另外，在以下说明的实施方式中，作为二维材料层的材料，以石墨烯为例而进行说明，但构成二维材料层的材料不限于石墨烯。例如，作为二维材料层的材料，能够应用过渡金属二硫属化物(TMD：Transition Metal Dichalcogenide)、黑磷(Black Phosphorus)、硅烯(基于硅原子的二维蜂窝构造)、锗烯(基于锗原子的二维蜂窝构造)等材料。作为过渡金属二硫属化物，例如，可举出MoS2、WS2、WSe2等过渡金属二硫属化物。
这些材料具有与石墨烯类似的构造，是能够在二维面内以单层排列原子的材料。因而，在将这些材料应用于二维材料层的情况下，也能够得到与将石墨烯应用于二维材料层的情况同样的作用效果。
实施方式1.
<电磁波检测器的结构>
图1是实施方式1的电磁波检测器的平面示意图。图2是图1的线段IB－IB处的剖视示意图。在图3中，还示出了电磁波检测器100的典型的电连接。
如图1以及图2所示，实施方式1的电磁波检测器主要具备形成有台阶部的半导体层4、绝缘膜3、二维材料层1、第1电极部2a以及第2电极部2b。
半导体层4对于从上述电磁波之中预先决定的检测波长具有灵敏度。即，半导体层4具有第1导电侧，以在预先决定的检测波长的电磁波入射到半导体层4时在半导体层4内产生光载流子的方式设置。构成半导体层4的半导体材料能够根据应具有灵敏度的检测波长任意地选择。
例如，在检测波长的范围为0.1μm且0.6μm以下的情况下，磷化镓(GaP)能够被选择为构成半导体层4的半导体材料。在检测波长的范围为0.2μm且1.1μm以下的情况下，硅(Si)能够被选择为上述半导体材料。在检测波长的范围为0.8μm且1.8μm以下的情况下，锗(Ge)能够被选择为上述半导体材料。在检测波长的范围为0.7μm且2.55μm以下的情况下，砷化铟镓(InGaAs)能够被选择为上述半导体材料。在检测波长的范围为1μm且3.1μm以下的情况下，砷化铟(InAs)能够被选择为上述半导体材料。在检测波长的范围为1μm且5.4μm以下的情况下，锑化铟(InSb)能够被选择为上述半导体材料。在检测波长的范围为2μm且16μm以下的情况下，碲镉汞(HgCdTe)能够被选择为上述半导体材料。
此外，构成半导体层4的半导体材料并不限于上述。构成半导体层4的材料也可以是包含Si、Ge、III－V族半导体或者II－V族半导体等化合物半导体、HgCdTe、InSb、硒化铅(PbSe)、硫化铅(PbS)、硫化镉(CdS)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、磷化镓(GaP)、InGaAs、InAs或者量子阱或者量子点的基板、TypeII超晶格等材料的单体或者将它们进行组合的材料。只要构成半导体层4的材料是上述半导体材料的组合，就能够在具备该半导体层4的电磁波检测器中进行多波长的检测。
在半导体层4形成有1个台阶部40。台阶部40具有顶部43的数量比底部41的数量少、且底部41的整个面积比顶部43的整个面积大的凸部形状。台阶部40具有两个底部41、1个顶部43以及两个侧部42。顶部43在半导体层4的厚度方向上相对两个底部41突出。两个侧部42分别配置于底部41与顶部43之间。如图1所示，顶部43例如具有纵长方向和横宽方向。上述横宽方向上的顶部43的两端连接于侧部42。各侧部42具有与上述横宽方向上的顶部43的一端连接的上端和与上述横宽方向上的底部41的一端连接的下端。各底部41具有与侧部42的下端连接的上述一端和在上述横宽方向上配置于与该一端相反一侧的另一端。如图2所示，两个底部41中的上述横宽方向上的一个底部41a的宽度比上述横宽方向上的另一个底部41b的宽度宽。
在半导体层4的厚度方向上位于与台阶部40相反一侧的半导体层4的背面部44例如作为平面而构成。
半导体层4例如通过将杂质掺杂于形成有台阶部40的硅基板而准备。
绝缘膜3配置于半导体层4上。在绝缘膜3设置有使台阶部40的一部分露出的开口部3a。绝缘膜3例如配置于台阶部40的两个底部41以及两个侧部42的整体上及顶部43的一部分上。开口部3a例如使顶部43的一部分露出。开口部3a例如在上述横宽方向上使顶部43的中央部露出。开口部3a与顶部43的上述横宽方向的一端之间的距离等于开口部3a与顶部43的上述横宽方向的另一端之间的距离。开口部3a与顶部43的上述横宽方向的一端之间的距离以及开口部3a与顶部43的上述横宽方向的另一端之间的距离例如在上述纵长方向上为恒定。开口部3a例如在上述纵长方向上从顶部43的一端延伸至另一端。开口部3a例如具有纵长方向和横宽方向。开口部3a的纵长方向例如沿着顶部43的上述纵长方向。开口部3a的横宽方向沿着顶部43的上述横宽方向。
构成绝缘膜3的材料例如是NSG(None－doped Silicate Glass，无掺杂硅酸盐玻璃)、PSG(Phospho silicate glass，磷硅玻璃)、BPSG(Boro－phospho silicate glass，硼磷硅玻璃)等氧化硅(SiO2)、原硅酸四乙酯(Si(OC2H5)4)、氮化硅(Si3N4)、二氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化镍(NiO)、正硅酸乙酯(TEOS)、钛酸钡(BaTiO3)、锆钛酸铅(PbZrTiO3)、钽酸锶铋(SrBi2Ta2O9)、铋铁氧体(BFO:BiFeO3)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、氮化硼(BN)或者硅氧烷系列的聚合物材料。BN的原子排列与石墨烯相似，所以即使与包含石墨烯的二维材料层1接触，也不会对二维材料层1的电子迁移率造成恶劣影响。因此，BN适于作为配置于二维材料层1之下的基底膜的绝缘膜3。
关于绝缘膜3的厚度T，只要二维材料层1以及第1电极部2a与半导体层4电绝缘，且防止在二维材料层1以及第1电极部2a与半导体层4之间产生隧道电流，就不特别限制。此外，绝缘膜3的厚度T越薄，则在绝缘膜3与半导体层4的界面产生的光载流子所致的二维材料层1的电场变化的程度越大。因此，绝缘膜3的厚度T优选尽可能薄。此外，将由在绝缘膜3与半导体层4的界面产生的光载流子引起的二维材料层1的电场变化称为光栅效应，其详细内容将在后面叙述。
第1电极部2a配置于绝缘膜3上。第1电极部2a配置于离开开口部3a的位置。优选的是，第1电极部2a配置于底部41a上。第1电极部2a与二维材料层1电连接。
第2电极部2b配置于半导体层4上。第2电极部2b经由二维材料层1的后述区域1c(连接区域)而与第1电极部2a电连接。第2电极部2b例如配置于在半导体层4的厚度方向上位于与台阶部40相反一侧的半导体层4的背面部44的整个区域上。在该情况下，从台阶部40侧入射到电磁波检测器的电磁波中的透射半导体层4而到达背面部44的电磁波由第2电极部2b反射。因此，能够提高半导体层4的电磁波的吸收率。
作为构成第1电极部2a以及第2电极部2b的材料，只要是导电体，就能够使用任意的材料。例如，构成第1电极部2a以及第2电极部2b的材料包含从由金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)以及钯(Pd)构成的群中选择的至少1个。也可以在第1电极部2a与绝缘膜3之间形成提高第1电极部2a与绝缘膜3的粘附性的未图示的粘附层。也可以在第2电极部2b与半导体层4之间形成提高第2电极部2b与半导体层4的粘附性的未图示的粘附层。构成粘附层的材料例如包含铬(Cr)或者钛(Ti)等金属材料。
此外，图2所示的第1电极部2a形成于二维材料层1的下部，但第1电极部2a也可以形成于二维材料层1的上部。另外，图2所示的第2电极部2b配置于半导体层4的背面部44的整个区域，但并不限于此。第2电极部2b例如也可以配置于在半导体层4的底部41或者侧部42上从绝缘膜3露出的部分上，与该部分直接连接。只要第2电极部2b未配置于背面部44上，就能够检测从背面部44侧照射的电磁波。
二维材料层1配置于绝缘膜3以及开口部3a上。二维材料层1从开口部3a的内部延伸至绝缘膜3上。二维材料层1在绝缘膜3上与第1电极部2a电连接，且在开口部3a的内部与半导体层4电连接。二维材料层1例如配置于一个底部41a的一部分、一个侧部42、顶部43、另一个侧部42以及另一个底部41b的一部分上。
就不同的观点而言，二维材料层1具有与第1电极部2a电连接的区域1a、在开口部3a的内部与半导体层4电连接的区域1c(位于开口部3a的内部的区域)以及与半导体层4隔着绝缘膜3对置的区域1b。区域1a例如与第1电极部2a直接连接。区域1c例如与半导体层4直接连接。区域1a配置于底部41的一部分上。区域1c配置于顶部43的一部分上。区域1b配置于顶部43的剩余部分和两个侧部42上。区域1b的一部分配置于一个侧部42上，将区域1a与区域1c之间进行连接。区域1b的另一部分配置于另一个侧部42上。区域1b的另一部分从该区域1c延伸至在从绝缘膜3的开口部3a观察的情况下与第1电极部2a所处的侧相反一侧的绝缘膜3的部分上。
二维材料层1例如是单层的石墨烯。单层石墨烯是二维碳晶的单原子层。另外，单层石墨烯在以六边形形状配置的各链具有碳原子。石墨烯具有比以往的电子设备所使用的Si等半导体材料高的载流子迁移率，所以通过电磁波检测器100具有提高光响应速度的效果。
二维材料层1也可以是两层以上的石墨烯的层叠体(以下，称为多层石墨烯)。多层石墨烯中的各石墨烯的六方晶格的晶格矢量的朝向既可以不一致，也可以不同。另外，多层石墨烯中的各石墨烯的六方晶格的晶格矢量的朝向也可以完全一致。在多层石墨烯中，能够根据石墨烯的层数来调整多层石墨烯的带隙的大小。因此，通过根据检测波长来调整多层石墨烯的带隙的大小，从而使二维材料层1作为电磁波吸收层发挥作用，还能够使得不需要光学滤波器。由此，能够降低光学部件的件数，能够降低由于通过光学滤波器而导致的入射光的损耗。
在构成二维材料层1的材料包含石墨烯的情况下，该石墨烯也可以作为将石墨烯片按照纳米级别的宽度截取的纳米带(以下，称为石墨烯纳米带)而构成。二维材料层1也可以作为石墨烯纳米带单体、多个石墨烯纳米带的层叠体或者在平面上周期性地排列有石墨烯纳米带的构造体而构成。
在二维材料层1包含周期性地配置的石墨烯纳米带(石墨烯超材料)的情况下，在二维材料层1产生等离子体谐振，基于二维材料层1的电磁波检测灵敏度提高。
在构成二维材料层1的材料包含石墨烯的情况下，该石墨烯也可以是未掺杂杂质的石墨烯。另外，上述石墨烯也可以是掺杂有p型或者n型的杂质的石墨烯。
构成二维材料层1的材料在其区域1a、区域1b以及区域1c的各个区域例如相同。构成二维材料层1的材料也可以在其区域1a、区域1b以及区域1c的各个区域不同。
构成区域1a的材料例如是多层石墨烯。在区域1a从第1电极部2a掺杂载流子。例如，在第1电极部2a的材料是金(Au)的情况下，由于石墨烯与Au的功函数之差，空穴被掺杂到二维材料层1的区域1a。当在该状态下驱动电磁波检测器时，由于从第1电极部2a掺杂到区域1a的空穴的影响，在二维材料层1的沟道区域内流过的载流子迁移率下降，二维材料层1与第1电极部2a的接触电阻增加。由于该接触电阻的增加，基于电磁波检测器中的电场效应的电子(载流子)的迁移率下降，可能产生电磁波检测器的性能下降。特别是，在构成区域1a的材料是单层石墨烯的情况下，从第1电极部2a注入的载流子的掺杂量比构成区域1a的材料是多层石墨烯的情况大，其结果，电磁波检测器中的上述载流子迁移率的下降变得显著。因此，根据抑制上述载流子迁移率的下降，提高电磁波检测器的性能的观点，构成区域1a的材料相比于单层石墨烯，而优选为多层石墨烯。
构成区域1b的材料例如是单层石墨烯。区域1b作为所谓的沟道区域发挥作用。单层石墨烯中的电子的迁移率比多层石墨烯中的电子的迁移率高。因此，根据提高区域1b中的电子的迁移率，提高电磁波检测器的性能的观点，构成区域1b的材料相比于多层石墨烯，而优选为单层石墨烯。
也就是说，通过将构成区域1a的材料设为多层石墨烯，且将构成区域1b的材料设为单层石墨烯，能够抑制区域1a与第1电极部2a的接触电阻的增加，并提高区域1b中的电子的迁移率，能够提高电磁波检测器的性能。
<电磁波检测器的制造方法>
图3是用于说明实施方式1的电磁波检测器的制造方法的流程图。参照图3，说明图1以及图2所示的电磁波检测器的制造方法。
首先，实施图3所示的准备工序(S1)。在该工序(S1)中，准备平坦的半导体基板。构成该半导体基板的半导体材料是对于预先决定的检测波长具有灵敏度的半导体材料。
接下来，实施半导体层台阶部形成工序(S2)。在该工序(S2)中，首先，在应在上述半导体基板形成台阶部40的顶部43的区域上形成保护膜。保护膜例如是抗蚀剂。在保护膜中，例如通过照相制版或者电子束(EB)描绘，形成使应形成底部41的区域露出的开口部。接下来，将保护膜作为蚀刻掩模，对上述半导体基板进行蚀刻。蚀刻的手法能够从使用酸、碱等化学溶液的湿蚀刻以及使用等等离子体中的活性种的干蚀刻中的任意蚀刻选择。在蚀刻后，去除保护膜。这样，从上述半导体基板形成具有台阶部40的半导体层4。
接下来，实施电极形成工序(S3)。在该工序(S3)中，在半导体层4的背面形成第2电极部2b。具体而言，当在半导体层4的台阶部40上形成保护膜的之后，使金属膜成膜。在形成第2电极部2b之前，为了提高半导体层4与第2电极部2b的粘附性，也可以在半导体层4与第2电极部2b连接的区域，预先形成上述粘附层。
接下来，实施绝缘膜形成工序(S4)。在该工序(S4)中，在半导体层4的台阶部40上，形成绝缘膜3。优选的是，绝缘膜3以与台阶部40的底部41、侧部42以及顶部43的整体没有间隙地粘附的方式形成。绝缘膜3的成膜方法并不特别限制。在构成半导体层4的材料是Si，且构成绝缘膜3的材料是SiO2的情况下，绝缘膜3能够通过使半导体层4表面热氧化而形成。绝缘膜3的成膜方法也可以是CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法或者溅射法。
此外，为了抑制基于后述开口部形成工序(S6)中的蚀刻的半导体层4的损伤、污染，也可以在紧接着本绝缘膜形成工序(S4)之前在半导体层4与绝缘膜3之间形成阻挡膜。构成阻挡膜的材料只要是针对在开口部形成工序(S6)中使用的蚀刻剂而具有比构成绝缘膜3的材料高的抗性的材料(蚀刻速度慢的材料)即可，例如是氮化硅(SiN)、氧化铝(Al2O3)或者石墨烯。
接下来，实施电极形成工序(S5)。在该工序(S5)中，在绝缘膜3上形成第1电极部2a。在形成第1电极部2a之前，为了提高绝缘膜3与第1电极部2a的粘附性，也可以在绝缘膜3中与第1电极部2a连接的区域，预先形成上述粘附层。
作为第1电极部2a的形成方法，例如能够使用以下的工艺。首先，在绝缘膜3的表面上使用照相制版或者EB描绘等来形成抗蚀剂掩模。在抗蚀剂掩模中，在应形成第1电极部2a的区域形成有开口部。之后，在抗蚀剂掩模上，形成应成为第1电极部2a的金属等的膜。对于该膜的形成，能够使用蒸镀法、溅射法等。此时，该膜以从抗蚀剂掩模的开口部的内部延伸至该抗蚀剂掩模的上部表面的方式形成。之后，通过将抗蚀剂掩模与该膜的一部分一起去除，从而配置于抗蚀剂掩模的开口部的膜的另一部分残存于绝缘膜3的表面上，成为第1电极部2a。上述方法是一般被称为剥离的方法。
作为第1电极部2a的形成方法，也可以使用其它方法。例如，在绝缘膜3的表面上，使应成为第1电极部2a的金属膜等膜先成膜。之后，通过光刻法在该膜上形成抗蚀剂掩模。抗蚀剂掩模以覆盖应形成第1电极部2a的区域的方式形成，另一方面不形成于应形成第1电极部2a的区域以外的区域。之后，通过湿蚀刻、干蚀刻，将抗蚀剂掩模作为掩模，部分地去除该膜。其结果，在抗蚀剂掩模下残存膜的一部分。该膜的一部分成为第1电极部2a。之后，去除抗蚀剂掩模。这样，也可以形成第1电极部2a。
接下来，实施开口部形成工序(S6)。在该工序(S6)中，在绝缘膜3形成开口部3a。具体而言，在绝缘膜3上通过照相制版或者EB描绘形成抗蚀剂掩模。在抗蚀剂掩模中，在应形成绝缘膜3的开口部3a的区域形成有开口部。之后，将抗蚀剂掩模作为蚀刻掩模，对绝缘膜3进行蚀刻。蚀刻的手法能够从上述湿蚀刻以及上述干蚀刻中的任意蚀刻任意地选择。在蚀刻后，去除抗蚀剂掩模。这样，在绝缘膜3中形成开口部3a。上述工序(S6)也可以比工序(S5)先实施。
接下来，实施二维材料层形成工序(S7)。在该工序(S7)中，在台阶部40上形成二维材料层1。二维材料层1以覆盖第1电极部2a、绝缘膜3以及在绝缘膜3的开口部3a的内部露出的半导体层4的整体的方式形成。二维材料层1的形成方法并不特别限制。二维材料层1例如既可以通过外延生长来形成，也可以通过丝网印刷法来形成。另外，二维材料层1既可以将预先通过CVD法成膜的二维材料膜转印到台阶部40上并紧贴而形成，也可以通过将通过机械剥离等剥离的薄膜状的二维材料膜转印到台阶部40上并紧贴而形成。
之后，通过照相制版或者EB描绘，在二维材料层1之上形成抗蚀剂掩模。抗蚀剂掩模以覆盖应形成二维材料层1的区域，并且使除此以外的区域露出的方式形成。之后，将抗蚀剂掩模用作掩模，对二维材料层1进行蚀刻。蚀刻的手法例如是基于氧等离子体的干蚀刻。之后，去除抗蚀剂掩模。由此，形成图1以及图2所示的二维材料层1。
通过以上的工序(S1～S7)，制造图1以及图3所示的电磁波检测器。此外，在上述制造方法中，在第1电极部2a之上形成有二维材料层1，但也可以在绝缘膜3上预先形成二维材料层1，以重叠于该二维材料层1的一部分上的方式形成第1电极部2a。但是，在使用该构造的情况下，需要注意在第1电极部2a的形成时，不对二维材料层1造成工艺损伤。例如，考虑在用保护膜等预先覆盖在二维材料层1第1电极部2a重叠地形成的区域以外的状态下形成第1电极部2a这样的应对。
<动作原理>
接下来，说明本实施方式的电磁波检测器的动作原理。
如图2所示，电源电路(未图示)电连接于第1电极部2a以及第2电极部2b之间，在第1电极部2a以及第2电极部2b之间施加电压V。由此，在电磁波检测器的内部形成第1电极部2a、二维材料层1、半导体层4以及第2电极部2b依次串联地连接的电流路径，在二维材料层1流过电流I。在电源电路中设置有电流计(未图示)，监视在二维材料层1流过的电流I。这样，电磁波检测器设为能够检测电磁波的状态。此外，电压的正负根据半导体层4的导电类型(掺杂型)来选择。如果导电类型是p型，则对第1电极部2a施加正电压，如果导电类型是n型，则对第1电极部2a施加负电压。
当在上述状态下，半导体层4具有灵敏度的波长的电磁波入射到半导体层4时，在半导体层4的内部产生光载流子。此时，在开口部3a的附近的半导体层4产生的光载流子被注入到二维材料层1的区域1c，通过区域1b以及区域而使电流I产生变化。以下，将起因于电磁波照射而在电流I中引起变化的电流分量称为光电流。
进而，对半导体层4施加有电压，所以在半导体层4与绝缘膜3的界面形成耗尽层。耗尽层广泛形成于台阶部40的底部41、侧部42以及顶部43与绝缘膜3的各界面。当半导体层4具有灵敏度的波长的电磁波入射到半导体层4时，在耗尽层内也产生光载流子。在耗尽层产生的光载流子经由绝缘膜3对二维材料层1的区域1b施加电场效应。其结果，二维材料层1的区域1b的电阻值发生变化，在二维材料层1流过的电流I发生变化。这样，来源于光照射的电场效应被施加到区域1b，从而二维材料层1的电特性发生变化。这样引起上述光栅效应。
电流I的变化经由与二维材料层1的区域1a电连接的第1电极部2a检测。由此，能够检测被照射到电磁波检测器的电磁波。
在此，本实施方式的电磁波检测器并不限定于如上所述的检测二维材料层1的电流的变化的结构，例如，也可以在第1电极部2a与第2电极部2b之间使恒定电流流过，检测第1电极部2a与第2电极部2b间的电压V的变化(也就是说二维材料层1中的电压值的变化)。
接下来，说明图1以及图2所示的电磁波检测器的具体的动作。在此，说明构成二维材料层1的材料是单层石墨烯，构成第1电极部2a以及第2电极部2b的材料是Au，构成绝缘膜3的材料是Al2O3，构成半导体层4的材料是n型InSb的情况。
n型InSb对于1μm且5.4μm以下的电磁波具有灵敏度。因此，当1μm且5.4μm以下的电磁波入射到半导体层4时，在半导体层4内产生光载流子。在开口部3a的附近的半导体层4产生的光载流子被注入到区域1c的单层石墨烯，使电流I产生变化。
进而，以相对于半导体层4成为逆偏置的方式对第2电极部2b施加正电压或对第1电极部2a施加负电压，从而半导体层4中的电子被吸引到第2电极部2b，作为少数载流子的空穴被吸引到绝缘膜3侧。其结果，在半导体层4与绝缘膜3的界面形成耗尽层。在耗尽层产生的光载流子如上所述产生光栅效应，对构成区域1b的单层石墨烯施加电场效应，使构成区域1b的单层石墨烯的迁移率变化。该电场效应的大小与在耗尽层产生的光载流子的量相关。也就是说，当1μm且5.4μm以下的电磁波入射到n型InSb时，由n型InSb产生的光载流子被注入到构成区域1c的单层石墨烯，从而产生光电流，并且对构成区域1b的单层石墨烯施加光栅效应。其结果，光电流在区域1b被放大。
光栅效应并不直接地增强光电变换材料的量子效率，而增大基于电磁波入射的电流变化，所以等效地根据基于电磁波入射的差分电流计算出的量子效率能够超过100％。
因此，上述电磁波入射到本实施方式的电磁波检测器时的电流I的变化量比上述电磁波入射到未设置区域1b且不起到上述光栅效应的以往的电磁波检测器时的电流的变化量大。因而，本实施方式的电磁波检测器的灵敏度比以往的电磁波检测器高。
受到电场效应的二维材料层1的区域1b越大，则上述光栅效应越增加，能够进行更高灵敏度的电磁波检测。由于二维材料层1由单原子层或单分子层形成这样的性质，能够进行沿着电磁波检测器的构造表面的成膜。本实施方式的电磁波检测器中的二维材料层1配置于台阶部40的底部41、侧部42以及顶部43上，该区域1b配置于侧部42以及顶部43的一部分上。因此，在比较图1所示的区域1b的占用面积(即俯视的情况下的区域1b的占用面积)相等地被设置的本实施方式的电磁波检测器和作为二维材料层1未配置于台阶部40上的比较例的电磁波检测器时，本实施方式的电磁波检测器的区域1b比在上述比较例中能够形成的区域1b大。由此，在本实施方式的电磁波检测器中起到的光栅效应比在上述比较例中起到的光栅效应提高。其结果，本实施方式的电磁波检测器的检测灵敏度比上述比较例的电磁波检测器高。
就不同的观点而言，在本实施方式的电磁波检测器中为了实现特定的检测灵敏度而所需的区域1b的上述占用面积比在上述比较例的电磁波检测器中为了实现该特定的检测灵敏度而所需的区域1b的上述占用面积小。因而，在本实施方式的电磁波检测器中，与上述比较例的电磁波检测器相比，能够节省面积。其结果，本实施方式的电磁波检测器适于高密度地配置电磁波检测器的图像传感器。
特别是，本实施方式的电磁波检测器以使区域1b中的将区域1c与区域1a之间进行连接的部分变得足够长的方式设置。具体而言，区域1b至少配置于在台阶部40上将底部41a与顶部43之间进行连接的一个侧部42的整体上。因此，在本实施方式的电磁波检测器中区域1b中的将区域1c与区域1a之间进行连接的部分的长度比区域1c配置于将底部41a与顶部43之间进行连接的一个侧部42上的电磁波检测器的长度长。其结果，在本实施方式的电磁波检测器中，与上述电磁波检测器相比，在电磁波入射时在开口部3a从半导体层4注入到二维材料层1的光载流子受到与光栅效应相伴的二维材料层1的电场变化的影响的区域变大，所以光电流变化的程度变大，能够进行更高灵敏度的电磁波检测。
此外，在开口部3a至第1电极部2a间的光载流子路径外的二维材料层1，只要存在设置于电磁波经由绝缘膜3入射的半导体层4上的区域，就会受到与上述光栅效应相伴的电场变化的影响，间接地有助于光载流子的调制，所以有益于电磁波检测器的高灵敏度化。
另外，二维材料层1与半导体层4在开口部3a电连接，所以能够通过调整电压V而使电流I成为零。也就是说，在光非照射时，电流I成为零，在光照射时，仅来源于注入到二维材料层1的光载流子的电流在因上述光栅效应而变化之后被检测为电流I。因而，在本实施方式的电磁波检测器中，能够进行关断动作。
在二维材料层1例如是单层石墨烯的情况下，二维材料层1的厚度极薄，薄到原子层1层量的程度。另外，单层石墨烯中的载流子迁移率比以往半导体材料大。因此，在二维材料层1中，与以往的半导体材料相比，相对于些微的电位变化而产生大的电流变化。例如，因半导体层4中的电场变化而被施加到二维材料层1的电位变化所引起的电流变化量比通常的半导体中的电流变化量大。具体而言，当根据二维材料层1中的电子的迁移率以及厚度等进行计算时，二维材料层1中的上述电流变化量成为通常的半导体中的电流变化量的几百倍～几千倍左右。因此，在本实施方式的电磁波检测器中，与仅检测在半导体层4产生的光载流子的电磁波检测器相比，能够进行更高灵敏度的电磁波检测。
在本实施方式的电磁波检测器中，除了与光照射相伴地在半导体层4产生的光电流之外，还产生二维材料层1的光电变换效率所引起的光电流。因此，在本实施方式的电磁波检测器中，除了能够检测由于电磁波的入射而在上述半导体层4产生的电流以及与光栅效应相伴的电流之外，还能够检测二维材料层1本来的光电变换效率所引起的光电流。
如以上那样，作为本实施方式的电磁波检测器的检测灵敏度比以往的电磁波检测器以及上述比较例的电磁波检测器高，且能够进行关断动作。进而，在作为本实施方式的电磁波检测器中，与以往的电磁波检测器以及上述比较例的电磁波检测器相比，能够节省面积。
<变形例>
图4、图5以及图6所示的各电磁波检测器基本上具备与图2所示的电磁波检测器同样的结构，但台阶部40与绝缘膜3的开口部3a的相对的位置关系与图2所示的电磁波检测器不同。
(第1变形例)
在图4所示的第1变形例的电磁波检测器中，台阶部40具有顶部43的数量比底部41的数量多且底部41的整个面积比顶部43的整个面积小的凹部形状。1个台阶部40具有1个底部41、两个顶部43以及两个侧部42。底部41在半导体层4的厚度方向上相对两个顶部43凹陷。两个侧部42分别配置于底部41与顶部43之间。
绝缘膜3例如配置于台阶部40的两个顶部43以及两个侧部42的整体上及底部41的一部分上。开口部3a例如使底部41的一部分露出。开口部3a例如在上述横宽方向上使底部41的中央部露出。开口部3a与底部41的上述横宽方向的一端之间的距离等于开口部3a与底部41的上述横宽方向的另一端之间的距离。开口部3a与底部41的上述横宽方向的一端之间的距离以及开口部3a与底部41的上述横宽方向的另一端之间的距离例如在上述纵长方向上为恒定。开口部3a例如在上述纵长方向上从底部41的一端延伸至另一端。开口部3a例如具有纵长方向和横宽方向。开口部3a的纵长方向例如沿着底部41的上述纵长方向。开口部3a的横宽方向沿着底部41的上述横宽方向。
第1电极部2a配置于两个顶部43中的上述横宽方向上的一个顶部43a上。二维材料层1例如配置于一个顶部43a的一部分、一个侧部42、底部41、另一个侧部42以及另一个顶部43b的一部分上。在图4所示的二维材料层1，与半导体层4电连接的区域1c配置于底部41上。
图4所示的区域1c与第2电极部2b之间的距离比图2所示的距离短。因此，在图4所示的电磁波检测器中，与图2所示的电磁波检测器相比，由于由第2电极部2b反射或者散射的电磁波而在半导体层4产生的光载流子中的不注入到二维材料层1的区域1c而失活的光载流子变少，光电流增大。
(第2变形例)
在图5所示的第2变形例的电磁波检测器中，绝缘膜3的开口部3a以及二维材料层1的区域1c配置于底部41b上。因此，二维材料层1的区域1b中的将区域1a与区域1c进行连接的部分至少配置于两个侧部的整体以及1个顶部的整体上。因此，图4所示的区域1b中的将区域1c与区域1a之间进行连接的部分的长度比图2所示的长度长。
在图5所示的电磁波检测器中，与图2所示的电磁波检测器相比，在电磁波照射时从半导体层4注入到二维材料层1的光载流子因光栅效应而被调制的区域增加，光栅效应的贡献变大，所以检测灵敏度高。
(第3变形例)
在图6所示的第3变形例的电磁波检测器中，绝缘膜3的开口部3a以及二维材料层1的区域1c配置于两个侧部42中的未与第1电极部2a面对的一个侧部42上。因此，二维材料层1的区域1b中的将区域1a与区域1c进行连接的部分至少配置于1个侧部的整体以及1个顶部的整体上。因此，图6所示的区域1b中的将区域1c与区域1a之间进行连接的部分的长度比图2所示的长度长。
此外，在如图5所示，绝缘膜3的开口部3a配置于底部41上的情况下，根据准确且容易地形成开口部3a的观点，底部41优选与背面部44平行地设置。相对于此，在第3变形例的电磁波检测器中，只要一个侧部42与另一个侧部42平行地设置，则即使底部41与背面部44未平行地设置，也能够准确且容易地形成开口部3a。其结果，在第3变形例的电磁波检测器中，能够使俯视时的面积(像素面积)比第2变形例的电磁波检测器小。其结果，在将多个电磁波检测器并排地设为电磁波检测器集合体时，能够高密度地配置各电磁波检测器。
(第4变形例)
图7所示的第4变形例的电磁波检测器基本上具备与图2所示的电磁波检测器同样的结构，但在相对于1个台阶部40而设置有多个开口部3a以及区域1c这点上，与图2所示的电磁波检测器不同。
在第4变形例的电磁波检测器中，二维材料层1与半导体层4的接合面4aa的面积比图2所示的电磁波检测器大。如上所述，构成二维材料层1的材料与构成半导体层4的材料不同，所以它们的功函数也不同。由此，在二维材料层1与半导体层4接触的区域1c掺杂载流子，但向区域1c的掺杂量被二维材料层1与半导体层4的接触区域的数量以及大小大幅影响。而且，将在电磁波入射时在半导体层4产生的光载流子取出到二维材料层1的效率被向区域1c的上述掺杂量大幅影响。
在第4变形例的电磁波检测器中，能够根据开口部3a的数量以及各开口面积，调节二维材料层1与半导体层4的接触区域的数量以及大小。其结果，在第4变形例的电磁波检测器中，与图2所示的电磁波检测器相比，在电磁波入射时在半导体层4产生的光载流子向二维材料层1的取出效率提高。另外，在第4变形例的电磁波检测器中，在二维材料层1形成传送光载流子的多个路径，所以当在制造时或者使用时在任意的路径产生缺陷或者异常的情况下，成品率的下降或者故障的产生都被抑制。
(第5变形例)
图8、9、10所示的第5变形例的电磁波检测器基本上具备与图2所示的电磁波检测器同样的结构，但在形成有多个台阶部40这点上，与图2所示的电磁波检测器不同。此外，在图9、10中，为了说明多个台阶部40的形状以及排列，仅图示出半导体层4。
多个台阶部40具有多个底部41、多个侧部42以及多个顶部43。在绝缘膜3的开口部3a与第1电极部2a之间，例如配置有两个以上的台阶部40。如图5所示，绝缘膜3的开口部3a例如配置于最远离第1电极部2a的台阶部40上。绝缘膜3的开口部3a例如配置于最远离第1电极部2a的台阶部40的顶部43上。
如果这样做，则使在与第1电极部2a连接的区域1a与在开口部3a内与半导体层4连接的区域1c之间延展的区域1b的长度比图2以及图4～图6所示的各区域1b的长度长。
其结果，在图5所示的电磁波检测器中，与图2以及图4～图6所示的电磁波检测器相比，在电磁波照射时从半导体层4注入到二维材料层1的光载流子因光栅效应而被调制的区域增加，光栅效应的贡献变大，所以检测灵敏度高。
另外，如图9、10所示，在半导体层4使多个台阶部形成为格子状图案，从而引发入射到半导体层4的电磁波间的衍射及干扰。在格子状图案的一个例子中，如图9所示，以使平面形状相同或者互不相同的方式设置的多个台阶部40在相互正交的两个方向上等间隔地配置。在格子状图案的另一个例子中，如图10所示，以使平面形状相同或者互不相同的方式设置的各台阶部40在1个方向上延伸，且在与该1个方向正交的其它方向上等间隔地配置。
由此，仅特定的波长的电磁波透射半导体层4或者被半导体层4吸收。进而，在仅特定波长的电磁波受到衍射的作用的过程中相互增强，在半导体层4表面上传播。因此，在第5变形例的电磁波检测器中，能够通过多个台阶部40的形状以及排列，控制电磁波检测器的检测灵敏度。
进而，入射到在半导体层4的台阶部40位于开口部3a下的区域以外的其它区域的电磁波的一部分被传播至位于开口部3a下的区域，能够生成光载流子。因此，在多个台阶部40形成为图9、10所示的格子状图案的情况下，与多个台阶部40未形成为图9、10所示的格子状图案的情况相比，从半导体层4注入到二维材料层1的光载流子量增加，电磁波光检测器的灵敏度提高。
进而，二维材料层1的区域1b隔着绝缘膜3而配置于衍射的电磁波传播的台阶部40的表面上。因此，该区域1b吸收衍射的电磁波，从而光载流子的生成量增大。另外，施加到该区域1b的电场效应也增加。其结果，多个台阶部40形成为图9、10所示的格子状图案的电磁波检测器的灵敏度比多个台阶部40未形成为图9、10所示的格子状图案的情况高。
此外，在图8中，在绝缘膜3仅形成有1个开口部3a，该开口部3a配置于多个台阶部40中的1个台阶部的顶部43上，但并不限于此。既可以在绝缘膜3形成多个开口部3a，也可以将各开口部3a配置于互不相同的台阶部40上。进而，各开口部3a配置于各台阶部40的顶部43、底部41以及侧部42中的至少任意一个即可。
(第6变形例、第7变形例、第8变形例、第9变形例)
图11、12、13、14所示的电磁波检测器基本上具备与图1以及2所示的电磁波检测器同样的结构，但在二维材料层1中的开口部3a的内部与半导体层4接触的区域1c的平面形状与图1所示的电磁波检测器中的区域1c的平面形状不同。
图11～14所示的区域1c与顶部43的接触区域的面积比图1以及2所示的区域1c与顶部43的接触区域的面积小。在图11～图14所示的电磁波检测器中，区域1c与顶部43的接触区域的面积比俯视的情况下的区域1a(电极连接区域)以及区域1b的占用面积之和小。
图11～14所示的各区域1c对应于从图1所示的区域1c去除至少在顶部43的上述纵长方向换言之与二维材料层1的区域1a(电极连接区域)、区域1b以及区域1c并排地排列的方向交叉的方向上隔开间隔的多个区域后的结构。在图11～图13中，该多个区域的各平面形状是矩形形状。在图14中，该多个区域的各平面形状是三角形状。
图11～14所示的各区域1c的各平面形状相对于通过顶部43的横宽方向的中心而沿着纵长方向延伸的直线对称。图11～14所示的区域1c的各平面形状相对于通过顶部43的纵长方向的中心而沿着横宽方向延伸的直线对称。
图11所示的区域1c的平面形状是带形状。在图11所示的二维材料层1，顶部43的上述纵长方向上的区域1c的宽度比该纵长方向上的区域1a以及区域1b的宽度窄。
图12所示的区域1c的平面形状是梳型形状(梯子型形状)。在图12所示的二维材料层1，顶部43的上述纵长方向上的区域1c的宽度的总和比该纵长方向上的区域1a以及区域1b的宽度窄。在图12所示的二维材料层1，形成有使顶部43露出的多个开口部，多个开口部在顶部43的纵长方向上并排地配置。
图13所示的区域1c的平面形状是格子形状。在图13所示的二维材料层1，形成有使顶部43露出的多个开口部，多个开口部在顶部43的纵长方向以及横宽方向的各个方向上并排地配置。在图13所示的二维材料层1，顶部43的上述纵长方向上的区域1c的宽度的总和的最小值比该纵长方向上的区域1a以及区域1b的最小宽度窄。
在图14所示的二维材料层1，顶部43的上述纵长方向上的区域1c的宽度随着在顶部43的横宽方向上远离区域1b而逐渐变窄，在上述横宽方向的中心处最窄。换言之，与二维材料层1的各区域1a、1b、1c的上述排列方向交叉的方向上的区域1c的宽度随着在上述排列方向上远离区域1a以及区域1b而逐渐变窄。与二维材料层1的各区域1a、1b、1c的上述排列方向交叉的方向上的区域1c的宽度例如在上述排列方向上的区域1c的中心处最窄。
在图11～14中，根据顶部43的纵长方向上的区域1c的宽度，调整二维材料层1与半导体层4的接触区域的面积。因此，在图11～14所示的电磁波检测器中，能够调整二维材料层1与半导体层4的接触电阻甚至电磁波检测器的电阻。在图11～14所示的电磁波检测器中，与图1以及2所示的电磁波检测器相比，能够降低电磁波检测器的特性的偏差，另外降低暗电流。
另外，图12～14所示的区域1c的端面的面积的总和比图1以及2所示的区域1c的端面的面积的总和大。区域1c的端面是沿着二维材料层1的厚度方向换言之与在二维材料层1原子二维地排列而成的薄片正交的方向延伸的面。换言之，图12～14的各区域1c中的二维晶体构造的端面区域比图1以及2的区域1c中的二维晶体构造的端面区域增加。因此，在图12～14的各二维材料层1中，与图1以及2所示的二维材料层1相比，二维晶体构造的未接合手(悬空键)的比例增加。其结果，在由于电磁波照射而在半导体层4产生的载流子经由二维材料层1输送到第1电极部2a时，在图12～14的各二维材料层1，与图1以及2的二维材料层1相比，载流子密度的变化的比例变大，载流子的迁移率增加，电流I的变化量变多。其结果，图12～14所示的各电磁波检测器的灵敏度比图1以及2所示的电磁波检测器的灵敏度高。
另外，在上述本实施方式的各变形例中，二维材料层1的区域1c也可以是石墨烯纳米带。石墨烯纳米带具有与其宽度相应地变化的带隙。因此，能够根据由石墨烯纳米带构成的区域1c的上述纵长方向的宽度，能够调整能够在区域1c进行光电变换的电磁波的波长域，例如能够使得比能够在其它区域1a、1b进行光电变换的电磁波的波长域窄。在该情况下，能够分开检测因区域1c中的光电变换而产生的光载流子与因其它区域1a、1b中的光电变换而产生的光载流子。另外，通过检测因区域1c中的光电变换而产生的光载流子，从而电磁波检测器的灵敏度提高。另外，在这样的电磁波检测器中，由石墨烯纳米带构成的域1c与半导体层4肖特基接合，所以暗电流被降低，且通过检测由在肖特基接合部被吸收的电磁波生成的光载流子而灵敏度提高。
此外，图11～图14所示的区域1c配置于台阶部40的顶部43上，但并不限于此。例如，图4以及图5所示的区域1c的平面形状也可以与图11～图14中的任意图所示的区域1c同样地形成。
(第10变形例、第11变形例、第12变形例)
图15、16、17所示的电磁波检测器基本上具备与图2所示的电磁波检测器同样的结构，但在与顶部43的上述纵长方向垂直的剖面上的台阶部40的形状是锥形形状这点上，与图2所示的电磁波检测器不同。
底部41侧的两个侧部42间的间隔与顶部43侧的两个侧部42间的间隔不同。在图15所示的第10变形例中，两个侧部42间的间隔随着从底部41靠近顶部43而逐渐变宽。在图16所示的第11变形例中，两个侧部42间的间隔随着从底部41靠近顶部43而逐渐变窄。在图17所示的第12变形例中，两个侧部42间的间隔随着从底部41靠近顶部43而逐渐变窄，且顶部43未形成面，被设置成线状。
在这些情况下，与如图2所示与顶部43的上述纵长方向垂直的剖面上的台阶部40的形状是矩形形状的情况相比，能够将在开口部3a与第1电极部2a之间延展的二维材料层1的区域1b设置得宽。其结果，在第10变形例、第11变形例以及第12变形例的各电磁波检测器中，与图2所示的电磁波检测器相比，光栅效应的贡献变大，检测灵敏度提高。
(其它变形例)
另外，实施方式1的电磁波检测器也可以还具备以覆盖二维材料层的方式配置的未图示的绝缘保护膜。绝缘保护膜也可以在绝缘膜3上以覆盖二维材料层1、半导体层4、第1电极部2a的周围的方式设置。构成绝缘保护膜的材料是具有电绝缘性的任意的材料即可，例如包含从由SiO2、Si3N4、HfO2、Al2O3以及BN构成的群中选择的至少1个。
另外，本实施方式的电磁波检测器也可以与具有与本实施方式的电磁波检测器同样的构造并屏蔽作为检测对象的电磁波的电磁波检测器(未图示)并用地，检测两个电磁波检测器之间的输出的差分。通过这样检测差分，能够抑制依赖于环境温度的特性的变化等影响，所以能够进行高精度的检测。
另外，本实施方式的电磁波检测器也可以与使用了石墨烯的输出放大电路(未图示)一体地构成。即，也可以在本实施方式的电磁波检测器的半导体层4上还设置使用了石墨烯的输出放大电路。在使用了石墨烯的输出放大电路中，动作比使用了硅系列的半导体材料的输出放大电路快，能够实现性能高的电磁波检测器。另外，对读出电路等外围电路使用石墨烯，从而能够实现高速读出、制造工艺的简化。
此外，上述第1～第12变形例还能够应用于以下说明的其它实施方式。
实施方式2.
图18是实施方式2的电磁波检测器的剖视示意图。图19是实施方式2的电磁波检测器的平面内部图。如图18、图19所示，实施方式2的电磁波检测器具备与实施方式1的电磁波检测器基本上同样的结构，能够得到同样的效果，但在半导体层4包括电流切断构造这点上，与实施方式1的电磁波检测器不同。此外，在图19中，为了说明电流切断机构的位置，仅图示出绝缘膜3的开口部3a、半导体层4以及电流切断构造5。
电流切断构造5是能够切断电流的部分。具体而言，电流切断构造5是用于切断在半导体层4与区域1b隔着绝缘膜3对置的区域和与区域1c连接的区域之间的载流子的移动的部分。
如图18所示，电流切断构造5在半导体层4配置于与绝缘膜3对置的区域。如图19所示，在俯视的情况下，电流切断构造5以包围开口部3a的开口端的方式配置。在区域1c以及开口部3a配置于台阶部40的顶部43上的情况下，电流切断构造5配置于顶部43。电流切断构造5具有在顶部43从半导体层4露出而与绝缘膜3连接的一端和埋入于半导体层4内的另一端。电流切断构造5的上述一端与上述另一端之间的距离(深度)以及与该距离交叉的方向的宽度只要不妨碍载流子的扩散，就不被特别限制。
电流切断构造5的具体的构造只要是切断电流的构造，就不被特别限制。电流切断构造5例如也可以是形成于半导体层4的沟槽。该沟槽的内部既可以是中空，也可以被绝缘体充满。另外，电流切断构造5也可以是掺杂有浓度比半导体层4高的杂质且导电率比半导体层4提高的区域。另外，电流切断构造5也可以是通过将金属材料埋入到沟槽的内部而形成的导电率比半导体层4提高的区域。
在实施方式2的电磁波检测器中，利用电流切断构造5，在半导体层4产生的光载流子被分离为注入到二维材料层1的区域1c的载流子和有助于经由绝缘膜3对二维材料层1的区域1b施加电场变化的光栅效应的载流子。例如，在绝缘膜3中的开口部3a的宽度比构成半导体层4的半导体材料中的光载流子的扩散长窄、且未设置电流切断构造5的情况下，绝缘膜3下的光载流子有助于光栅效应，并且被注入到二维材料层1。在该情况下，基于上述光栅效应的电流变化的放大相对于光载流子的产生延迟地发生。相对于此，在实施方式2的电磁波检测器中，利用电流切断构造5，有助于光栅效应的载流子与注入到二维材料层1的载流子被分离。其结果，上述延迟被消除，电磁波检测器的响应速度提高。另外，在将实施方式2的电磁波检测器排列多个而做成电磁波检测器集合体时，各个像素被分离。
(变形例)
图20所示的电磁波检测器具备与图18以及图19所示的实施方式2的电磁波检测器基本上同样的结构，但在电流切断构造5以贯通半导体层4而到达第2电极部2b的方式形成这点上，与实施方式2不同。
此外，实施方式2的电磁波检测器及其变形例的各结构还能够应用于其它实施方式。
实施方式3.
图21是实施方式3的电磁波检测器的剖视示意图。如图21所示，实施方式3的电磁波检测器具备与实施方式1的电磁波检测器基本上同样的结构，能够得到同样的效果，但在绝缘膜3的开口部3a内部，在二维材料层1与半导体层4之间配置有缓冲层6这点上，与实施方式1的电磁波检测器不同。
缓冲层6将二维材料层1的区域1c与半导体层4进行电连接。具体而言，缓冲层6以在二维材料层1的区域1c与半导体层4之间产生隧道，使二维材料层1的区域1c与半导体层4利用该隧道电流电连接的方式设置。构成缓冲层6的材料只要是具有电绝缘性的任意的材料即可，例如包含从由SiO2、Si3N4、HfO2、Al2O3以及BN构成的群中选择的至少1个。缓冲层6的厚度以能够在电磁波入射时在二维材料层1与半导体层4之间产生隧道电流的方式设定。
关于缓冲层6的厚度，例如厚度为1nm且10nm以下。关于缓冲层6的制作方法，能够采用任意的方法，例如能够从ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积)法、真空蒸镀法以及溅射法等选择。或者，缓冲层6也可以通过使半导体层4的表面氧化或者氮化而形成。或者，缓冲层6也可以是形成于半导体层4的表面的自然氧化膜。
实施方式3的电磁波检测器还具备缓冲层6。缓冲层6在开口部3a的内部配置于二维材料层1与半导体层4之间。缓冲层6具有能够在二维材料层1与半导体层4之间形成隧道电流的厚度。在该情况下，将缓冲层6的膜厚设为产生从半导体层4向二维材料层1的隧道注入的程度的厚度，从而改善注入效率，从而大的光电流被注入到二维材料层1，能够提高电磁波检测器的灵敏度。另外，通过利用缓冲层6抑制半导体层4与二维材料层1的接合界面处的漏电流，能够降低暗电流。
(变形例)
图22所示的电磁波检测器具备与图21所示的实施方式3的电磁波检测器基本上同样的结构，但在绝缘膜3的表面上还具备与第1电极部2a不同的第3电极部2c这点上，与实施方式3不同。
第3电极部2c优选配置于在从开口部3a观察的情况下与第1电极部2a所处的区域相反一侧的区域。二维材料层1与电极部2c也连接。在第1电极部2a与第3电极部2c之间例如施加源极-漏极电压Vd。如果这样做，则能够增大从二维材料层1取出的光电流。
此外，实施方式3的电磁波检测器及其变形例的各结构还能够应用于其它实施方式。
实施方式4.
图23是实施方式4的电磁波检测器的剖视示意图。如图23所示，实施方式4的电磁波检测器具备与实施方式1的电磁波检测器基本上同样的结构，能够得到同样的效果，但在绝缘膜3的开口部3a内部形成有连接导电体2d这点上，与实施方式1的电磁波检测器不同。
连接导电体2d将半导体层4与二维材料层1的区域1c进行电连接。以使二维材料层1的区域1c重叠于连接导电体2d的上表面上的方式配置。连接导电体2d的背面与半导体层4的表面电连接。二维材料层1与连接导电体2d的上表面电连接。就不同的观点而言，二维材料层1的区域1c经由连接导电体2d而与半导体层4电连接。连接导电体2d的上表面的位置与绝缘膜3的上表面的位置实质上相同。二维材料层1不弯曲地以平面状从绝缘膜3的上表面延伸至连接导电体2d的上表面上。
连接导电体2d优选与半导体层4欧姆接合。另外，连接导电体2d优选在电磁波检测器检测的电磁波的波长下呈现高的透射率。优选的是，构成连接导电体2d的材料是特性因电磁波的照射而发生变化且对二维材料层1施加电位的变化的材料，例如，包括从由量子点、铁电体材料、液晶材料、富勒烯、稀土类氧化物、半导体材料、pn结材料、金属－半导体接合材料以及金属－绝缘物－半导体接合材料构成的群中选择的至少1个。例如，只要构成连接导电体2d的材料是具有基于电磁波的极化效应(热电效应)的铁电体材料，就通过电磁波的照射而在铁电体中产生极化的变化，能够对二维材料层1施加电位的变化。
上述电磁波检测器具备连接导电体2d。连接导电体2d在开口部3a的内部将半导体层4与二维材料层1进行电连接。连接导电体2d优选与半导体层4欧姆接合。另外，连接导电体2d优选在电磁波的检测波长下呈现高的透射率。
在实施方式4的电磁波检测器中，在二维材料层1与半导体层4之间设置连接导电体2d，从而与实施方式1的电磁波检测器相比，能够降低二维材料层1与半导体层4之间的接触电阻，另外能够抑制在二维材料层1与半导体层4的接合是肖特基接合的情况下成为问题的光电流的衰减。
另外，在实施方式4的电磁波检测器中，优选连接导电体2d的厚度与绝缘膜3的厚度实质上相同，也就是说连接导电体2d的上表面的位置与绝缘膜3的上表面的位置实质上相同。在该情况下，二维材料层1不弯曲而形成为水平，所以二维材料层1的载流子的迁移率提高。光栅效应与迁移率成比例，所以电磁波检测器的检测灵敏度提高。
此外，实施方式4的电磁波检测器的结构还能够应用于其它实施方式。
实施方式5.
图24是实施方式5的电磁波检测器的平面示意图。图25是图24的线段XXV－XXV处的剖视示意图。
如图24、图25所示，实施方式5的电磁波检测器具备与实施方式1的电磁波检测器基本上同样的结构，能够得到同样的效果，但在半导体层4包括具有第1导电类型的第1半导体部分4a和具有第2导电类型的第2半导体部分4b、且两者在开口部3a的内部接合这点上，与实施方式1的电磁波检测器不同。
第1半导体部分4a以及第2半导体部分4b沿着开口部3a的上述横宽方向并排地配置。第1半导体部分4a以与第2半导体部分4b相反的载流子被掺杂。即，第1半导体部分4a与第2半导体部分4b形成pn结。第1半导体部分4a、第2半导体部分4b以及第1半导体部分4a与第2半导体部分4b的pn结界面4ab在开口部3a的内部露出。接合界面4ab沿着开口部3a的上述纵长方向延伸。接合界面4ab在绝缘膜3的开口部3a之下延伸。绝缘膜3的开口部3a例如配置于顶部43上。
构成第1半导体部分4a以及第2半导体部分4b的材料例如是相同的半导体材料。此外，构成第1半导体部分4a以及第2半导体部分4b的材料也可以是不同的半导体材料。在该情况下，能够在各个半导体材料能够吸收的电磁波的波长带驱动电磁波检测器，所以能够扩大、选择能够检测的电磁波的波长域。
半导体层4例如在比第1半导体部分4a以及第2半导体部分4b靠下方的位置还包括其它半导体部分4c。其它半导体部分4c既可以具有第1导电类型或者第2导电类型，也可以不具有任意的导电类型。也可以在其它半导体部分4c上配置其它电极部2c。
台阶部40至少包括第1半导体部分4a以及第2半导体部分4b。台阶部40例如包括第1半导体部分4a、第2半导体部分4b以及其它半导体部分4c。一个底部41a、另一个底部41b、一个侧部42的下方部分以及另一个侧部42的下方部分例如由其它半导体部分4c构成。一个侧部42的上方部分以及顶部43中的位于一个侧部42侧的部分由第1半导体部分4a构成。另一个侧部42的上方部分以及顶部43中的位于另一个侧部42侧的部分由第2半导体部分4b构成。
第2电极部2b配置于底部41b上。二维材料层1的区域1c在开口部3a的内部包括与第1半导体部分4a电连接的部分以及与第2半导体部分4b电连接的部分。二维材料层1的区域1c与第1半导体部分4a接合的接合部4ac以及区域1c与第2半导体部分4b接合的接合部4bc配置于开口部3a的内部。
二维材料层1除了包括上述区域1a、区域1b以及区域1c之外，还包括区域1d，该区域1d连接于区域1b的上述其它部分、且配置于另一个底部41b上。区域1d与第2电极部2b电连接。
如图25所示，第1半导体部分4a与第2半导体部分4b的pn结界面4ab以与二维材料层1接触的方式配置。因此，能够将通过光照射而在第1半导体部分4a与第2半导体部分4b的pn结界面4ab处产生的光载流子容易地取出到二维材料层1。进而，pn结界面4ab上的二维材料层1的导电率受到由光载流子产生的pn结处的局部电场变化的影响而变化。其结果，电磁波检测器的检测灵敏度提高。
另外，如图25所示，二维材料层1以将第1电极部2a与第2电极部2b之间进行连结的方式配置。二维材料层1在第1电极部2a与第2电极部2b之间的区域与半导体层4连接。其结果，能够在第1电极部2a与第2电极部2b之间施加电压，利用二维材料层1读出在半导体层4产生的光载流子。此时，在二维材料层1，与第1半导体部分4a接触的区域以及与第2半导体部分4b接触的区域分别由各半导体部分掺杂。因此，在二维材料层1内形成电荷密度的梯度。其结果，二维材料层1中的载流子的迁移率提高，电磁波检测器的检测灵敏度提高。
(变形例)
图26所示的电磁波检测器具备与图24、图25所示的电磁波检测器同样的结构，能够得到同样的效果，但在第1半导体部分4a与第1电极部2a直接连接，且第2半导体部分4b与第2电极部2b直接连接这点上，与图24、图25所示的电磁波检测器不同。
第1半导体部分4a从开口部3a下延伸至位于第1电极部2a下的区域。第2半导体部分4b从开口部3a下延伸至位于第2电极部2b下的区域。
台阶部40包括第1半导体部分4a以及第2半导体部分4b。台阶部40不包括其它半导体部分4c。一个底部41a、一个侧部42以及顶部43中的位于一个侧部42侧的部分由第1半导体部分4a构成。另一个底部41a、另一个侧部42以及顶部43中的位于另一个侧部42侧的部分由第2半导体部分4b构成。
在绝缘膜3中，在是夹着开口部3a的位置且位于第1电极部2a和第2电极部2b各自之下的区域形成有追加的开口部。第1电极部2a在该追加的开口部的内部与第1半导体部分4a直接连接。第2电极部2b在该追加的开口部的内部与第2半导体部分4b直接连接。
由此，能够一边在第1半导体部分4a与第2半导体部分4b之间施加电压V，一边对二维材料层1也施加电压。此时，只要包括第1半导体部分4a和第2半导体部分4b的光电二极管处于施加逆偏置的饱和状态，就仅在二维材料层1流过电流。由此，在第1半导体部分4a和第2半导体部分4b产生耗尽层，能够对二维材料层1施加大的电压变化，所以在结果上能够取出大的光电流(光载流子)。进而，在二维材料层1，受到在第1半导体部分4a与第2半导体部分4b的pn结界面即接合部4ba产生的局部电场变化的影响，二维材料层1的导电率发生变化。其结果，电磁波检测器的检测灵敏度提高。
另外，在使用包括第1半导体部分4a和第2半导体部分4b的隧道二极管的情况下，仅在光照射时产生大的光电流。该光电流被注入到二维材料层1。进而，仅在光照射时能够在二维材料层1产生电场变化的影响所致的导电率的变化。其结果，能够实现电磁波检测器的高灵敏度化。
另外，在实施方式5的电磁波检测器中，也可以不形成其它半导体部分4c以及其它电极部2c。
图27所示的电磁波检测器具备与图24、图25所示的电磁波检测器同样的结构，能够得到同样的效果，但在二维材料层1的区域1c在接合部4ac与接合部4bc之间被截断这点上，与图24、图25所示的电磁波检测器不同。图28所示的电磁波检测器具备与图26所示的电磁波检测器同样的结构，能够得到同样的效果，但在二维材料层1的区域1c在接合部4ac与接合部4bc之间被截断这点上，与图26所示的电磁波检测器不同。
换言之，图27、28所示的二维材料层1的区域1c在接合界面4ab上被截断。图27、28所示的二维材料层1的区域1c具有与第1半导体部分4a接触的第1连接区域以及与第2半导体部分4b接触的第2连接区域。第1连接区域与第2连接区域不经由二维材料层1，而仅经由pn结界面4ab电连接。
图27以及图28所示的二维材料层1包括具有与第1半导体部分4a电连接的第1连接区域的第1二维材料层1和具有与第2半导体部分4b电连接的第2连接区域的第2二维材料层1。第1二维材料层1和第2二维材料层1作为相互独立的不同构件而构成。第1二维材料层1与第2二维材料层1以夹着接合界面4ab对置的方式配置。第1二维材料层1和第2二维材料层1在接合界面4ab上被截断。
在图27以及28所示的电磁波检测器中，电流I依次流经第2电极部2b、第2二维材料层1、接合部4bc、第2半导体部分4b、pn结界面4ab、第1半导体部分4a、接合部4ac、第1二维材料层1以及第1电极部2a。接合部4ac以及接合部4bc是二维材料层1与第1半导体部分4a或者第2半导体部分4b肖特基接合的肖特基接合部。
在这样的电磁波检测器中，逆偏置被施加到接合部4ac，所以暗电流被降低。
另外，在构成第1半导体部分4a的材料与构成第2半导体部分4b的材料不同的情况下，相对于被施加到接合部4ac的肖特基接合的电压值(逆偏置)的势垒高度的变化的程度不同于相对于被施加到接合部4bc的肖特基接合的该电压值(正偏置)的势垒高度的变化的程度。在接合部4ac以及接合部4bc是肖特基接合部的情况下，与势垒高度相应地，暗电流以及光电流的动作发生变化。因此，在图27以及图28所示的电磁波检测器中，能够根据电压值自由地调整暗电流以及光电流各自的变化的比例，所以能够提高温度灵敏度。
此外，实施方式5的电磁波检测器以及上述变形例的各结构还能够应用于其它实施方式。
实施方式6.
图29是实施方式6的电磁波检测器的平面示意图。图30是图29的线段XXX－XXX处的剖视示意图。如图29以及图30所示，实施方式6的电磁波检测器具备与实施方式5的电磁波检测器基本上同样的结构，能够得到同样的效果，但在从开口部3a观察半导体层4的情况下，第1半导体部分4a以夹着第2半导体部分4b中的至少一部分的方式配置这点上，与实施方式5的电磁波检测器不同。
在从开口部3a观察半导体层4的情况下，第1半导体部分4a具有在开口部3a的上述横宽方向上配置于与第2半导体部分4b相对的一个侧的第1部分4a1和在开口部3a的上述横宽方向上配置于与第2半导体部分4b相对的另一个侧的第2部分4a2。在开口部3a的内部，第2半导体部分4b、第1半导体部分4a的第1部分4a1以及第1半导体部分4a的第2部分4a2以与二维材料层1面对的方式配置。第1部分4a1以及第2部分4a2分别与第2半导体部分4b接合。
第1半导体部分4a的第1部分4a1以及第2部分4a2、第2半导体部分4b、及第1部分4a1与第2半导体部分4b的pn结界面4ab1以及第2部分4a2与第2半导体部分4b的pn结界面4ab2在开口部3a的内部露出。
二维材料层1在开口部3a的内部与第1半导体部分4a的第1部分4a1以及第2部分4a2、第2半导体部分4b、及pn结界面4ab1以及pn结界面4ab2连接。
在实施方式6的电磁波检测器中，与实施方式5的电磁波检测器相比，能够增加第1半导体部分4a与第2半导体部分4b的pn结界面。进而，通过增加上述pn结界面与二维材料层1的接触区域，从而能够增大由于光照射而在pn结界面产生的局部电场变化对二维材料层1造成的影响。进而，通过增加上述pn结界面与二维材料层1的接触区域，从而能够增大由于光照射而在pn结界面产生的局部电场变化对二维材料层1造成的影响。
(变形例)
也可以设置多个第2半导体部分4b。也就是说，也可以在开口部3a的内部，在第1半导体部分4a中相互隔开间隔地配置多个第2半导体部分4b。其结果，能够进一步增加第1半导体部分4a与第2半导体部分4b的pn结界面。进而，通过进一步增加上述pn结界面与二维材料层1的接触区域，能够增大由于光照射而在pn结界面产生的局部电场变化对二维材料层1造成的影响。
另外，第1半导体部分4a和第2半导体部分4b能够设为pnp或者npn光电晶体管。例如，也可以如图31所示，使第1电极部2a与第1半导体部分4a接触。图31所示的电磁波检测器基本上具备与图29以及图30所示的电磁波检测器同样的结构，能够得到同样的效果，但绝缘膜3、第1电极部2a以及电极部2c的结构与图29以及图30所示的电磁波检测器不同。即，在图31所示的电磁波检测器中，第1电极部2a与第1半导体部分4a接触。进而，电极部2c与第1半导体部分4a也接触。在绝缘膜3，在是夹着开口部3a的位置且位于第1电极部2a和电极部2c各自之下的区域形成有追加的开口部。第1电极部2a和电极部2c分别延伸到该追加的开口部的内部。在该追加的开口部的内部，第1电极部2a以及电极部2c与第1半导体部分4a连接。
通过设为这样的结构，从而仅在光照射时在包括第1半导体部分4a以及第2半导体部分4b的晶体管中流过电流。其结果，能够使二维材料层1产生电场变化，能够实现电磁波检测器的高灵敏度化。
实施方式7.
图32是实施方式7的电磁波检测器的平面示意图。图33是图32的线段XXXIII－XXXIII处的剖视示意图。如图32以及图33所示，实施方式7的电磁波检测器具备与实施方式5的电磁波检测器基本上同样的结构，能够得到同样的效果，但在第2半导体部分4b被埋入到第1半导体部分4a这点上，与实施方式5的电磁波检测器不同。
第2半导体部分4b配置于开口部3a之下。第2半导体部分4b被埋入到在开口部3a的内部与二维材料层1连接的第1半导体部分4a之下。第2半导体部分4b例如在台阶部40的内部配置于比顶部43靠下方且比底部41靠上方的位置。在顶部43与第2半导体部分4b之间配置有第1半导体部分4a。换言之，在二维材料层1与第2半导体部分4b之间配置有薄的第1半导体部分4a。位于顶部43与第2半导体部分4b之间的第1半导体部分4a的厚度比第2半导体部分4b的厚度薄。
由第1半导体部分4a和第2半导体部分4b形成pn结。其结果，会在位于开口部3a的内部的二维材料层1的正下方形成上述pn结。因此，光电流从半导体层4向二维材料层1的取出效率提高。进而，半导体层4对二维材料层1造成的电场变化变大，所以能够使电磁波检测器的灵敏度变高。
如果这样做，则如图33所示，在第1半导体部分4a与第2半导体部分4b的接合界面形成pn结，构成二极管。电磁波(光)被照射到该二极管，从而在第1半导体部分4a与第2半导体部分4b的接合界面产生的光载流子的失活变小，被注入到二维材料层1的光电流增加。其结果，能够得到灵敏度的高的电磁波检测器。
另外，在实施方式7的电磁波检测器中，也可以不形成其它半导体部分4c以及其它电极部2c。
此外，实施方式7的电磁波检测器的结构还能够应用于其它实施方式。
实施方式8.
图34是实施方式8的电磁波检测器的剖视示意图。如图34所示，实施方式8的电磁波检测器具备与实施方式1的电磁波检测器基本上同样的结构，能够得到同样的效果，但在绝缘膜3形成有绝缘膜3的厚度从第1电极部2a向开口部3a逐渐变薄的锥形部3b这点上，与实施方式1的电磁波检测器不同。
如图34所示，在第1电极部2a与绝缘膜3的开口部3a之间，形成有绝缘膜3的表面相对于侧部42倾斜的锥形部3b。锥形部3b的表面与第1半导体部分4a的表面所成的角度只要是锐角即可，例如既可以为45°以下，也可以为30°以下。锥形部3b的表面例如是平面，但也可以是曲面。锥形部3b能够通过任意的方法来形成。例如，也可以通过使半导体层4倾斜地使绝缘膜成膜，从而形成锥形部3b。或者，也可以在使半导体层4倾斜的状态下，对预先形成于该半导体层4上的绝缘膜3进行干蚀刻，从而形成锥形部3b。
在实施方式8的电磁波检测器中，在锥形部3b中，在绝缘膜3设置有梯度，从而在电磁波被照射到半导体层4的情况下，产生二维材料层1中的电场变化的程度的局部的变化。也就是说，在电磁波被照射到半导体层4，对二维材料层1施加电场变化时，与绝缘膜3的厚度的变化相应地，该电场变化的程度局部地发生改变。由此，二维材料层1中的载流子的迁移率提高，电磁波检测器的检测灵敏度提高。
此外，实施方式8的电磁波检测器的结构还能够应用于其它实施方式。
实施方式9.
<电磁波检测器的结构>
图35是实施方式9的电磁波检测器的剖视示意图。如图35所示，实施方式9的电磁波检测器具备与实施方式1的电磁波检测器基本上同样的结构，能够得到同样的效果，但在二维材料层1包括乱层构造部分1e这点上，与实施方式1的电磁波检测器不同。
如图35所示，在二维材料层1，与沟道区域对应的区域是乱层构造部分1e。在此，乱层构造部分1e是指层叠有多个石墨烯的区域，意味着层叠的石墨烯彼此的晶格以不匹配的状态层叠的构造。此外，既可以二维材料层1的整体是乱层构造，也可以仅乱层构造部分1e是乱层构造。
乱层构造部分1e的制作方法可以是任意的方法。乱层构造部分1e例如能够通过将通过CVD法制作出的单层的石墨烯转印多次，层叠多层石墨烯而形成。另外，乱层构造部分1e例如能够通过在石墨烯上将乙醇或者甲烷等作为碳源而通过CVD法使石墨烯生长而形成。
在图35所示的电磁波检测器中，在二维材料层1，与沟道区域相当的部分是乱层构造部分1e，所以二维材料层1中的载流子的迁移率提高。在此，通常的层叠石墨烯被称为A－B层叠，所层叠的石墨烯彼此的晶格以匹配的状态层叠。但是，在通过CVD法制作出的石墨烯是多晶，在石墨烯上还将石墨烯转印多次的情况或者使用CVD法在基底的石墨烯上层叠石墨烯的情况下，成为层叠的石墨烯彼此的晶格是不匹配的状态的乱层构造。
构成乱层构造部分1e的乱层构造的石墨烯的层间的相互作用的影响少，具有与单层石墨烯同等的性质。进而，二维材料层1受到作为基底的绝缘膜3中的载流子散射的影响而迁移率下降。但是，在乱层构造部分1e中，与绝缘膜3接触的石墨烯受到载流子散射的影响，但在该石墨烯上以乱层构造层叠的上层的石墨烯难以受到基底的绝缘膜3的载流子散射的影响。另外，在乱层构造的石墨烯中，层间的相互作用的影响少，所以导电率也提高。根据以上，乱层构造的石墨烯能够提高载流子的迁移率。其结果，能够提高电磁波检测器的灵敏度。
另外，乱层构造的石墨烯也可以仅应用于存在于绝缘膜3上的二维材料层1的部分。例如，在二维材料层1，关于区域1a，也可以使用不是乱层构造的石墨烯例如单层的石墨烯。在该情况下，无需增大第1电极部2a以及第1半导体部分4a与二维材料层1的接触电阻，就能够抑制绝缘膜3的载流子散射对二维材料层1的影响。
此外，实施方式9的电磁波检测器的结构还能够应用于其它实施方式。
实施方式10.
图36是实施方式10的电磁波检测器的剖视示意图。
如图36所示，实施方式10的电磁波检测器具备与实施方式1的电磁波检测器基本上同样的结构，能够得到同样的效果，但在还具备以与二维材料层1接触的方式配置的1个以上的导电体7这点上，与实施方式1的电磁波检测器不同。
在图36所示的电磁波检测器中，多个导电体7以与二维材料层1的区域1b接触的方式配置。多个导电体7相互隔开间隔地配置。多个导电体7例如配置于台阶部40的侧部42上。导电体7是浮动电极。以下，具体地说明。
如图36所示，实施方式10的电磁波检测器在二维材料层1上具备作为浮动电极的多个导电体7。构成各导电体7的材料只要是具有导电性的任意的材料即可，例如包含从由金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)以及钯(Pd)构成的群中选择的至少1个。各导电体7未连接于电源电路等，是浮动的。
多个导电体7设置于位于第1电极部2a与第1半导体部分4a之间的二维材料层1的区域1b上。多个导电体7具有一维或者二维的周期构造。例如，作为一维的周期构造的例子，能够采用在图36的纸面上的水平方向或者纸面的进深方向上多个导电体7相互隔开间隔地(周期性地)排列的构造。另外，作为二维的周期构造的例子，能够采用在俯视电磁波检测器的情况下在与正方格子或者三角格子等的格子点对应的位置处排列有导电体7的构造。另外，在俯视电磁波检测器的情况下，各导电体7的平面形状也可以是圆形状、三角形状、四边形形状、多边形状或者椭圆形状等任意的形状。另外，俯视导电体7的情况下的配置并不仅限于具有上述周期性的对称性的排列，也可以是在俯视的情况下具有非对称性的排列。在此，形成导电体7的具体的方法能够采用任意的方法，例如也可以使用与在实施方式1中说明的第1电极部2a的制造方法同样的方法。
在实施方式10的电磁波检测器中，在与沟道区域对应的二维材料层1之上设置有作为浮动电极的导电体7。因此，在半导体层4由于电磁波的照射而产生的光载流子来往于多个导电体7之间，其结果光载流子的寿命变长。由此，能够提高电磁波检测器的灵敏度。
另外，将多个导电体7配置成构成一维的周期性的构造，将导电体7的材料设为产生表面等离子体谐振的材料，从而通过照射的电磁波而在导电体7中产生偏振依赖性。其结果，能够仅使特定的偏振的电磁波照射到电磁波检测器的半导体层4。在该情况下，实施方式10的电磁波检测器能够仅检测特定的偏振光。
另外，将多个导电体7配置成构成二维的周期性的构造，将导电体7的材料设为产生表面等离子体谐振的材料，从而能够利用多个导电体7使特定的波长的电磁波谐振。在该情况下，能够用电磁波检测器仅检测具有特定的波长的电磁波。在该情况下，实施方式10的电磁波检测器能够仅高灵敏度地检测特定的波长的电磁波。
另外，在使多个导电体7形成为在俯视的情况下成为非对称的配置的情况下，与使多个导电体7成为一维的周期性的构造的情况同样地，针对照射的电磁波而在导电体7中产生偏振依赖性。其结果，能够仅使特定的偏振的电磁波照射到半导体层4。在该情况下，实施方式10的电磁波检测器能够仅检测特定的偏振光。
(变形例)
图37所示的电磁波检测器具备与图36所示的电磁波检测器基本上同样的结构，能够得到同样的效果，但在二维材料层1之下配置有导电体7这点上，与图36所示的电磁波检测器不同。即，在图37所示的电磁波检测器中，多个导电体7配置于二维材料层1的下表面与绝缘膜3的上部表面之间。二维材料层1沿着多个导电体7的表面具有多个弯曲部(凹凸部)。通过这样的结构，也能够得到与图36所示的电磁波检测器同样的效果。进而，在该情况下，在导电体7的形成时不对二维材料层1造成损伤，所以能够抑制二维材料层1的载流子的迁移率的下降。
另外，也可以在与沟道区域对应的二维材料层1的区域形成凹凸部。在该情况下，二维材料层1的凹凸部也可以与上述多个导电体7同样地，设为周期性的构造或者非对称的构造。在该情况下，能够得到与形成有多个导电体7的情况同样的效果。
另外，图36以及图37所示的各导电体7仅形成于侧部42上，但只要与区域1b接触，也可以形成于顶部43、侧部42以及底部41中的至少任意一个之上。
另外，图36以及图37所示的各电磁波检测器具备多个导电体7，但也可以仅具备1个导电体7。
此外，实施方式10的电磁波检测器以及上述变形例的各结构还能够应用于其它实施方式。
实施方式11.
图38是实施方式11的电磁波检测器的剖视示意图。如图38所示，实施方式11的电磁波检测器具备与实施方式1的电磁波检测器基本上同样的结构，能够得到同样的效果，但在还具备以与二维材料层1接触的方式配置的1个以上的接触层8这点上，与实施方式1的电磁波检测器不同。
在图38所示的电磁波检测器中，接触层8配置于二维材料层1的区域1b上。接触层8以与二维材料层1接触，对二维材料层1供给空穴或者电子的方式设置。
构成接触层8的材料例如是被称为正型光致抗蚀剂的含有具有醌二叠氮基的感光剂和酚醛清漆树脂的组成物。另外，构成接触层8的材料例如也可以是具有极性基的材料，更具体而言也可以是作为具有极性基的材料的一个例子的具有电子吸引基的材料。具有电子吸引基的材料具有减少二维材料层1的电子密度的效果。另外，构成接触层8的材料例如也可以是作为具有极性基的材料的一个例子的具有电子给予基的材料。具有电子给予基的材料具有增加二维材料层1的电子密度的效果。
作为具有电子吸引基的材料，例如可举出具有卤、腈、羧基或者羰基等的材料。另外，作为具有电子给予基的材料，例如，可举出具有烷基、乙醇、氨基或者羟基等的材料。另外，构成接触层8的材料也可以是由电子吸引基以及电子给予基以外的极性基在分子整体中产生电荷的偏重的材料。
另外，构成接触层8的材料只要在分子整体中产生电荷的偏重而产生极性，也可以是有机物、金属、半导体、绝缘体、2维材料或者这些材料中的任意材料的混合物。
在构成接触层8的材料是无机物的情况下，关于掺杂与该接触层8接触的二维材料层1的导电类型，在接触层8的功函数比二维材料层1的功函数大的情况下是p型，在小的情况下是n型。相对于此，在构成接触层8的材料是有机物的情况下，作为构成该接触层8的材料的有机物未具有的明确功函数。因此，关于掺杂二维材料层1的导电类型是p型还是n型，优选根据接触层8所使用的有机物的分子的极性，判断接触层8的材料的极性基。
例如，在作为接触层8而使用被称为正型光致抗蚀剂的含有具有醌二叠氮基的感光剂和酚醛清漆树脂的组成物的情况下，在二维材料层1通过光刻工序形成抗蚀剂的区域成为p型二维材料层区域。由此，不需要与二维材料层1的表面上接触的掩模形成处理。其结果，能够实现对二维材料层1的工艺损伤的降低以及工艺的简化。
实施方式11的电磁波检测器在二维材料层1之上形成有接触层8。如上述那样，作为接触层8的材料，例如使用具有电子吸引基的材料或者具有电子给予基的材料，从而能够将二维材料层1的状态(导电类型)有意地设为n型或者p型。在该情况下，能够不考虑从第1电极部2a以及第1半导体部分4a向二维材料层1的载流子掺杂的影响地控制二维材料层1的载流子掺杂。其结果，能够提高电磁波检测器的性能。
另外，通过使接触层8仅形成于二维材料层1的上部表面处的第1电极部2a侧或者第1半导体部分4a侧中的任意一方，从而在二维材料层1中形成电荷密度的梯度。其结果，二维材料层1中的载流子的迁移率提高，能够使电磁波检测器的灵敏度变高。
另外，在实施方式11的电磁波检测器中，接触层8的膜厚优选足够薄到能够在电磁波被照射到二维材料层1的情况下进行光电变换。另一方面，优选以具有载流子从接触层8掺杂到二维材料层1的程度的厚度的方式形成接触层8。只要分子或者电子等载流子被导入到二维材料层1，接触层8就可以设为任意的结构。例如，也可以使二维材料层1浸渍于溶液，按照分子水平对二维材料层1供给载流子，从而不使固体的接触层8形成于二维材料层1上，而将载流子掺杂到二维材料层1。
另外，作为接触层8的材料，除了可以使用上述材料以外之外，还可以使用产生极性变换的材料。在该情况下，当接触层8发生极性变换时，在变换时产生的电子或者空穴被供给到二维材料层1。因此，在接触层8接触的二维材料层1的部分产生电子或者空穴的掺杂。因此，即使去掉接触层8，与接触层8接触过的二维材料层1的该部分仍是掺杂有电子或者空穴的状态。因而，在作为接触层8而使用产生极性变换的材料的情况下，也可以在经过一定的时间之后将接触层8从二维材料层1上去掉。在该情况下，二维材料层1的开口部面积比存在接触层8的情况增加。因此，能够提高电磁波检测器的检测灵敏度。在此，极性变换是指极性基发生化学变换的现象，例如，意味着电子吸引基变化为电子给予基或者电子给予基变化为电子吸引基或者极性基变化为非极性基或者非极性基变化为极性基这样的现象。
另外，接触层8也可以由由于电磁波照射而产生极性变换的材料形成。在该情况下，将在特定的电磁波的波长下产生极性变换的材料选择为接触层8的材料，从而能够仅在特定的电磁波的波长的电磁波照射时在接触层8产生极性变换，进行向二维材料层1的掺杂。其结果，能够增大流入到二维材料层1的光电流。
另外，也可以将由于电磁波照射而产生氧化还原反应的材料用作接触层8的材料。在该情况下，能够将在氧化还原反应时产生的电子或者空穴掺杂到二维材料层1。
上述电磁波检测器具备与二维材料层1接触的接触层8。接触层8对二维材料层1供给空穴或者电子。在该情况下，能够不考虑来自第1电极部2a以及第1半导体部分4a的载流子掺杂的影响地控制二维材料层1的载流子掺杂。其结果，能够提高电磁波检测器的性能。
此外，图38所示的接触层8仅形成于侧部，但也可以形成于顶部43、侧部42以及底部41中的至少任意一个之上。
此外，实施方式11的电磁波检测器以及上述变形例的各结构还能够应用于其它实施方式。
实施方式12.
图39是实施方式12的电磁波检测器集合体的平面示意图。
如图39所示，实施方式12的电磁波检测器集合体1000是多个电磁波检测器100的集合体。电磁波检测器集合体1000作为检测元件而关于多个实施方式1～11中的任意实施方式的电磁波检测器100具有多个。电磁波检测器集合体1000例如作为电磁波检测器100而具备实施方式1的电磁波检测器。
在电磁波检测器集合体1000中，多个电磁波检测器100各自的检测波长相等。如图39所示，在电磁波检测器集合体1000中，多个电磁波检测器100在二维方向上被配置成阵列状。换言之，多个电磁波检测器100在第1方向以及与第1方向交叉的第2方向上并排地配置。在图39所示的电磁波检测器集合体1000中，4个电磁波检测器100被配置成2×2的阵列状。但是，所配置的电磁波检测器100的数量不限定于此。例如，也可以将多个电磁波检测器100配置成3以上×3以上的阵列状。
此外，在图39所示的电磁波检测器集合体1000中，多个电磁波检测器100二维地周期性地排列，但多个电磁波检测器100也可以沿着1个方向周期性地排列。另外，多个电磁波检测器100各自的间隔既可以是等间隔，也可以是不同的间隔。
另外，在将多个电磁波检测器100配置成阵列状时，只要各个电磁波检测器100能够分离，第2电极部2b就也可以设为共同电极。通过将第2电极部2b设为共同电极，与在各电磁波检测器100中第2电极部2b独立的结构相比，能够减少像素的布线。其结果，能够使电磁波检测器集合体的分辨率变高。
另外，作为使各个电磁波检测器100彼此分离的方法，例如将在实施方式2中叙述的沟槽构造等电流切断构造5设置于电磁波检测器100的外周即可。
这样，使用了多个电磁波检测器100的电磁波检测器集合体1000通过以阵列状排列多个电磁波检测器100，从而还能够用作图像传感器。
电磁波检测器集合体1000也可以作为电磁波检测器100而具备实施方式2～11的电磁波检测器中的任意电磁波检测器。电磁波检测器集合体1000也可以作为电磁波检测器100而具备实施方式2～11的电磁波检测器中的任意电磁波检测器。
电磁波检测器集合体1000既可以关于实施方式1～11中的任意一个实施方式的电磁波检测器而具备多个，也可以关于实施方式1～11中的两个以上的实施方式的电磁波检测器而具备多个。
(变形例)
图40所示的电磁波检测器集合体2000具备与图39所示的电磁波检测器集合体1000基本上同样的结构，能够得到同样的效果，但在作为多个电磁波检测器而具备种类不同的电磁波检测器200、201、202、203这点上，与图39所示的电磁波检测器集合体不同。即，在图40所示的电磁波检测器集合体2000中，互不相同的种类的电磁波检测器200、201、202、203被配置成阵列状(矩阵状)。
在图40所示的电磁波检测器集合体2000中，电磁波检测器200、201、202、203被配置成2×2的矩阵状，但配置的电磁波检测器的数量不限定于此。另外，在图40所示的电磁波检测器集合体2000中，多个电磁波检测器200、201、202、203二维地周期性地排列，但多个电磁波检测器200、201、202、203也可以沿着1个方向周期性地排列。另外，多个电磁波检测器200、201、202、203各自的间隔既可以是等间隔，也可以是不同的间隔。
在图40所示的电磁波检测器集合体2000中，通过将实施方式1～11中的任意实施方式的种类不同的电磁波检测器200、201、202、203配置成一维或者二维的阵列状，从而能够具有作为图像传感器的功能。
电磁波检测器200、201、202、203例如是检测波长互不相同的电磁波检测器。具体而言，电磁波检测器200、201、202、203是实施方式1～11中的任意实施方式的电磁波检测器，也可以作为具有互不相同的检测波长选择性的电磁波检测器而准备。在该情况下，电磁波检测器集合体能够检测至少两个以上的不同的波长的电磁波。
这样，将具有不同的检测波长的电磁波检测器200、201、202、203配置成阵列状，从而与在可见光域使用的图像传感器同样地，例如能够在紫外光、红外光、太赫兹波、电波的波长域等任意的波长域，识别电磁波的波长。其结果，例如能够得到将波长的不同呈现为颜色的不同的彩色化图像。
另外，作为构成电磁波检测器的半导体层4的构成材料，也可以使用检测波长不同的半导体材料。例如，也可以将检测波长是可见光的波长的半导体材料和检测波长是红外线的波长的半导体材料用作上述构成材料。在该情况下，例如，在将该电磁波检测器应用于车载传感器时，白天作为可见光图像用摄像机而能够使用电磁波检测器。进而，夜晚作为红外线摄像机也能够使用电磁波检测器。如果这样做，则无需根据电磁波的检测波长分开使具有图像传感器的摄像机。
另外，作为图像传感器以外的电磁波检测器的用途，例如即使是少的像素数，也能够作为能够进行物体的位置检测的位置检测用传感器而使用该电磁波检测器。例如，通过电磁波检测器集合体的构造，只要如上所述使用检测波长不同的电磁波检测器200、201、202、203，就能够得到检测多个波长的电磁波的强度的图像传感器。由此，无需使用以往在CMOS图像传感器等中所需的滤色器，就能够检测多个波长的电磁波，得到彩色图像。
进而，通过使所检测的偏振不同的电磁波检测器200、201、202、203阵列化，还能够形成偏振识别图像传感器。例如，将所探测的偏振角度为0°、90°、45°、135°的4个像素作为一个单位，将该一个单位的电磁波检测器配置多个，从而能够实现偏振成像。通过偏振识别图像传感器，例如，能够实现人造物和自然物的识别、材料识别、红外波长域的同一温度物体的识别、物体间的边界的识别或者等效的分辨率的提高等。
如以上那样，电磁波检测器集合体2000能够检测宽的波长域的电磁波。另外，电磁波检测器集合体2000能够检测不同的波长的电磁波。
(变形例)
此外，在上述各实施方式中，作为绝缘膜3、接触层8或者第1半导体部分4a以及第2半导体部分4b的材料，优选使用特性因电磁波的照射而发生变化且对二维材料层1施加电位的变化的材料。
在此，作为特性因电磁波的照射而发生变化且对二维材料层1施加电位的变化的材料，例如，能够使用量子点、铁电体材料、液晶材料、富勒烯、稀土类氧化物、半导体材料、pn结材料、金属－半导体接合材料或者金属－绝缘物－半导体接合材料等。例如，在作为铁电体材料而使用具有基于电磁波的极化效应(热电效应)的铁电体材料的情况下，通过电磁波的照射，在铁电体材料中产生极化的变化。其结果，能够对二维材料层1施加电位的变化。
如上所述，在构成绝缘膜3、接触层8、第1半导体部分4a或者第2半导体部分4b的材料是特性因电磁波的照射而发生变化的材料的情况下，在绝缘膜3、接触层8、第1半导体部分4a或者第2半导体部分4b中，特性因电磁波的照射而发生变化，能够对二维材料层1施加电位的变化。
此外，说明了将特性因电磁波的照射而发生变化且对二维材料层1施加电位的变化的材料应用于绝缘膜3、接触层8、第1半导体部分4a或者第2半导体部分4b的例子，但将特性因电磁波的照射而发生变化和对二维材料层1施加电位的变化的材料应用于上述各构件中的至少一个以上即可。例如，在将特性因电磁波的照射而发生变化且对二维材料层1施加电位的变化的材料应用于接触层8的情况下，接触层8不必与二维材料层1直接接触。例如，只要能够将电位的变化施加到二维材料层1，也可以隔着绝缘膜等在二维材料层1的上表面或者下表面上设置接触层8。
能够对上述各实施方式适当地进行变形、省略。进而，上述实施方式能够在实施阶段在不脱离其要旨的范围进行各种变形。另外，在上述实施方式中包括各种阶段的公开，能够通过所公开的多个结构要件中的适当的组合来抽取各种公开。
本次公开的实施方式应被认为在所有的点是例示，而并非限制性的。只要没有矛盾，也可以将本次公开的实施方式中的至少两个实施方式进行组合。本公开的范围不通过上述说明示出，而通过权利要求书示出，意图包括与权利要求书同等的意义以及范围内的所有的变更。

Claims (21)

1.一种电磁波检测器，具备：
半导体层，形成有至少1个台阶部，且对于检测波长具有灵敏度；
绝缘膜，配置于所述至少1个台阶部上，且设置有使所述至少1个台阶部的一部分露出的至少1个开口部；
二维材料层，配置于所述绝缘膜以及所述至少1个开口部上，且具有在所述至少1个开口部与所述半导体层电连接的连接区域；
第1电极部，配置于所述绝缘膜上，且与所述二维材料层电连接；以及
第2电极部，配置于所述半导体层上，且经由所述二维材料层的所述连接区域而与所述第1电极部电连接。
2.根据权利要求1所述的电磁波检测器，其中，
所述至少1个台阶部具有顶部、底部以及配置于所述底部与所述顶部之间的侧部，
所述至少1个开口部以使所述顶部、所述底部以及所述侧部中的至少一部分露出的方式设置。
3.根据权利要求1或者2所述的电磁波检测器，其中，
所述至少1个开口部包括多个开口部，
所述多个开口部分别以使所述至少1个台阶部中的1个台阶部的一部分露出的方式设置。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电磁波检测器，其中，
所述至少1个台阶部包括多个台阶部，
所述至少1个开口部以使所述多个台阶部中的至少一部分露出的方式设置。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的电磁波检测器，其中，
所述半导体层包括电流切断构造，该电流切断构造位于与所述绝缘膜对置的区域，以包围所述至少1个开口部的外周的方式配置。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的电磁波检测器，其中，
所述电磁波检测器还具备缓冲层，该缓冲层在所述至少1个开口部的内部配置于所述半导体层与所述二维材料层的所述连接区域之间。
7.根据权利要求6所述的电磁波检测器，其中，
所述缓冲层具有能够在所述二维材料层的所述连接区域与所述半导体层之间形成隧道电流的厚度。
8.根据权利要求1～5中的任意一项所述的电磁波检测器，其中，
所述电磁波检测器还具备连接导电体，该连接导电体在所述至少1个开口部的内部将所述半导体层与所述二维材料层的所述连接区域进行电连接。
9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的电磁波检测器，其中，
所述二维材料层还具有电极连接区域，该电极连接区域与所述第1电极部电连接，
与所述连接区域与所述电极连接区域并排排列的方向交叉的方向上的所述连接区域的宽度的最小值比所述电极连接区域的宽度的最小值窄。
10.根据权利要求9所述的电磁波检测器，其中，
所述交叉的方向上的所述连接区域的宽度随着在所述排列的方向上远离所述电极连接区域而逐渐变窄。
11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的电磁波检测器，其中，
所述半导体层包括：
第1半导体部分，具有第1导电类型；以及
第2半导体部分，与所述第1半导体部分接合，具有第2导电类型，
在所述至少1个开口部的内部，所述第1半导体部分与所述第2半导体部分的接合部的一部分以及与所述接合部相连的所述第1半导体部分的一部分和所述第2半导体部分的一部分以与所述二维材料层的所述连接区域面对的方式配置。
12.根据权利要求11所述的电磁波检测器，其中，
所述第1电极部与所述第1半导体部分直接连接，
所述第2电极部与所述第2半导体部分直接连接。
13.根据权利要求11或者12所述的电磁波检测器，其中，
在从所述至少1个开口部观察所述半导体层的情况下，所述第1半导体部分具有以夹着所述第2半导体部分中的至少一部分的方式配置的第1部分以及第2部分，
在所述至少1个开口部的内部，所述第2半导体部分中的至少一部分、所述第1半导体部分的所述第1部分以及所述第1半导体部分的所述第2部分以与所述二维材料层的所述连接区域面对的方式配置。
14.根据权利要求11或者12所述的电磁波检测器，其中，
所述二维材料层的所述连接区域具有与所述第1半导体部分接触的第1连接区域和与所述第2半导体部分接触的第2连接区域，
所述二维材料层包括具有所述第1连接区域的第1二维材料层和具有所述第2连接区域的第2二维材料层，
所述第1二维材料层和所述第2二维材料层在所述第1半导体部分与所述第2半导体部分的所述接合部上被截断。
15.根据权利要求1～10中的任意一项所述的电磁波检测器，其中，
所述半导体层包括：
第1半导体部分，具有第1导电类型；
第2半导体部分，与所述第1半导体部分接合，具有第2导电类型；
所述第1半导体部分在所述至少1个开口部的内部与所述二维材料层的所述连接区域连接，
所述第2半导体部分埋入于在所述至少1个开口部的内部与所述二维材料层的所述连接区域连接的所述第1半导体部分之下。
16.根据权利要求1～15中的任意一项所述的电磁波检测器，其中，
所述绝缘膜的厚度随着从所述第1电极部靠近所述至少1个开口部而变化。
17.根据权利要求1～16中的任意一项所述的电磁波检测器，其中，
所述电磁波检测器还具备以与所述二维材料层接触的方式配置的1个以上的导电体或者接触层。
18.根据权利要求1～17中的任意一项所述的电磁波检测器，其中，
所述二维材料层包含从由过渡金属二硫属化物、石墨烯、黑磷、硅烯、锗烯、石墨烯纳米带以及硼烯构成的群中选择的任意的材料。
19.根据权利要求1～18中的任意一项所述的电磁波检测器，其中，
所述二维材料层具备以乱层构造设置的1层以上的石墨烯，
所述以乱层构造设置的1层以上的石墨烯设置于位于所述绝缘膜中的所述至少1个开口部与所述第1电极部之间的部分上。
20.根据权利要求1～19中的任意一项所述的电磁波检测器，其中，
所述电磁波检测器还具备绝缘保护膜，该绝缘保护膜以覆盖所述二维材料层的方式配置。
21.一种电磁波检测器集合体，其中，
所述电磁波检测器集合体具备多个权利要求1～20中的任意一项所述的电磁波检测器，
所述多个电磁波检测器沿着第1方向以及第2方向中的至少任意一个方向排列地配置。
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