DE112016000504T5 - Detektor für elektromagnetische wellen und detektorarray für elektromagnetische wellen - Google Patents

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Abstract

Der Detektor für elektromagnetische Wellen weist Folgendes auf: ein Substrat; eine Isolierschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist; eine Graphenschicht, die auf der Isolierschicht angeordnet ist; ein Paar von Elektroden, die auf der Isolierschicht angeordnet sind, wobei die Graphenschicht zwischen ihnen eingefügt ist; und Pufferschichten, die derart zwischen der Graphenschicht und den Elektroden eingefügt sind, dass sie die Graphenschicht und die Elektroden voneinander trennen. Das Detektorarray für elektromagnetische Wellen weist in einem Array angeordnete Detektoren für elektromagnetische Wellen auf, die gleich sind oder voneinander verschieden sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Detektor für elektromagnetische Wellen und ein Detektorarray für elektromagnetische Wellen, die eine Detektionsschicht aus Graphen aufweisen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen empfindlichen Detektor für elektromagnetische Wellen und ein empfindliches Detektorarray für elektromagnetische Wellen, die eine Pufferschicht aufweisen, die zwischen einer Detektionsschicht und einer Elektrode angeordnet ist.
  • Technischer Hintergrund
  • Ein herkömmlicher Detektor für elektromagnetische Wellen weist im Allgemeinen eine Detektionsschicht für elektromagnetische Wellen auf, die aus einem Halbleitermaterial hergestellt ist. Da ein Halbleitermaterial eine vorgegebene Bandlücke aufweist, ergibt sich ein Problem, dass nur elektromagnetische Wellen mit einer Energie, die größer als die Bandlücke ist, gemessen werden können. Daher hat Graphen, das eine Null-Bandlücke oder eine kleine Bandlücke hat, Aufmerksamkeit erregt als Material für Detektionsschichten der nächsten Generation.
  • Das Patentdokument 1 schlägt beispielsweise einen Detektor für elektromagnetische Wellen vor, bei dem eine Gate-Oxidschicht auf einem Substrat aufgebracht wird, eine Kanalschicht aus Graphen auf dem Gate-Oxidfilm abgeschieden wird und Source und Drain an beiden Enden der Kanalschicht gebildet werden.
  • Stand der Technik
  • Patentdokument 1: JP 2013-502 735 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Die Absorption elektromagnetischer Wellen ist jedoch extrem niedrig und beträgt nur einige Prozent, wenn die Detektionsschicht ausschließlich aus Graphen hergestellt ist. Es ergibt sich das Problem, dass die Detektionsempfindlichkeit herabgesetzt ist, obwohl der detektierbare Wellenlängenbereich vergrößert wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Detektor für elektromagnetische Wellen anzugeben, der eine Detektionsschicht aus Graphen aufweist und der einen großen Wellenlängen-Detektionsbereich sowie eine hohe Detektionsempfindlichkeit hat.
  • Lösung des Problems
  • Die vorliegende Erfindung ist auf einen Detektor für elektromagnetische Wellen gerichtet, der Folgendes aufweist: ein Substrat; eine Isolierschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist; eine Graphenschicht, die auf der Isolierschicht angeordnet ist; ein Paar von Elektroden, die auf der Isolierschicht angeordnet sind, wobei die Graphenschicht zwischen ihnen eingefügt ist; und Pufferschichten, die derart zwischen der Graphenschicht und den Elektroden eingefügt sind, dass sie die Graphenschicht und die Elektroden voneinander trennen.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Da gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen der Detektionsschicht aus Graphen und der Elektrode die Pufferschicht existiert, ist die Bewegung von elektrischen Ladungen zwischen dem Graphen und der Elektrode eingeschränkt, und es bildet sich ein Dirac-Punkt (DPe) zwischen dem Graphen und der Elektrode, der verschieden von dem Dirac-Punkt (DPg) des Graphens selbst ist. Daher bewegen sich elektrische Ladungen an einer Elektrodenoberfläche, um ein auftretendes elektrisches Feld zu kompensieren, wenn Licht einfällt, wobei sich mehr elektrische Ladungen zwischen dem Graphen und der Elektrode bewegen, und DPe verschwindet. Daher bewegt sich DPg in dem Graphen, der extrahierte Strom erhöht sich, und die Detektionsempfindlichkeit wird verbessert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Draufsicht eines Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Querschnitt des in 1 gezeigten Detektors für elektromagnetische Wellen entlang der Linie I-I in 1.
  • 3a ist eine Querschnittsansicht eines anderen Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3b ist eine Querschnittsansicht eines anderen Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3c ist eine Querschnittsansicht eines anderen Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3d ist eine Querschnittsansicht eines anderen Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3e ist eine Querschnittsansicht eines anderen Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3f ist eine Querschnittsansicht eines anderen Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt elektrische Kennlinien für den Fall, das der Detektor für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Licht bestrahlt wird, und für den Fall, dass der Detektor für elektromagnetische Wellen nicht mit Licht bestrahlt wird.
  • 5 ist ein Schaltbild des Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist eine Draufsicht eines Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V des in 6 gezeigten Detektors für elektromagnetische Wellen.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht eines Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht eines Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht eines Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 11 ist eine Draufsicht einer Elektrode des Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 12 ist eine Draufsicht einer Elektrode des Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 13 ist eine Draufsicht einer Graphenschicht eines Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 14 ist eine Draufsicht einer Graphenschicht des Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 15 ist eine Draufsicht eines Detektorarrays für elektromagnetische Wellen gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 16 ist eine Draufsicht eines Detektorarrays für elektromagnetische Wellen gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Bei den Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung werden Detektoren für elektromagnetische Wellen beschrieben, die sichtbares Licht oder Infrarotlicht verwenden. Zusätzlich zu diesen Arten von Licht eignet sich die vorliegende Erfindung auch als Detektor für den Bereich von ultraviolettem Licht, von nahem infraroten Licht, Terahertzwellen (THz), Radiowellen, wie etwa Mikrowellen oder dergleichen. Es sei bemerkt, dass diese Lichtarten und Radiowellen bei den Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung kollektiv als elektromagnetische Wellen bezeichnet werden.
  • Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Detektoren für elektromagnetische Wellen mit einer Struktur beschrieben, die zwei Elektroden, und zwar Source und Drain, sowie eine Back-Gate-Elektrode aufweisen. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch bei einem Detektor für elektromagnetische Wellen verwendet werden, der eine andere Elektrodenstruktur aufweist, wie beispielsweise eine Elektrodenstruktur mit vier Anschlüssen oder eine Top-Gate-Struktur.
  • Ein Oberflächenplasmon-Resonanzphänomen oder ein Plasmon-Resonanzphänomen, die Interaktionen zwischen einer Metalloberfläche und Licht darstellen, ein Phänomen namens Pseudo-Oberflächenplasmon, das eine Resonanz an einer Metalloberfläche außerhalb eines sichtbaren und nahinfraroten Lichtbereichs bezeichnet, oder als Metamaterial oder plasmonisches Metamaterial bezeichnetes Phänomen, das die Manipulation einer spezifischen Wellenlänge aufgrund der Struktur des Metamaterials oder des plasmonischen Metamaterials mit einer Ausdehnung kleiner als oder gleich der spezifischen Wellenlänge ermöglicht, werden begrifflich nicht voneinander unterschieden, sondern werden ausgehend von den durch diese Phänomene erzeugten Effekte gleichbehandelt. Hierbei wird jede der oben beschriebenen Resonanzen als Oberflächenplasmon-Resonanz oder Plasmonresonanz bezeichnet, oder wird einfach als Resonanz bezeichnet.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist eine Draufsicht eines Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet wird. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie I-I in 1.
  • Der Detektor 100 für elektromagnetische Wellen weist ein Substrat 4 auf, das beispielsweise aus Si gefertigt ist. Das Substrat 4 hält den gesamten Detektor 100 für elektromagnetische Wellen und ist beispielsweise als ein Halbleitersubstrat ausgebildet. Als Substrat 4 wird ein Siliciumsubstrat mit hohem Widerstand, ein Substrat mit einer darauf ausgebildeten thermischen Oxidschicht, das dadurch eine gute Isolierungseigenschaften hat, oder dergleichen verwendet. Im Falle des Substrats mit einer thermischen Oxidschicht kann auch die thermische Oxidschicht als Isolierschicht 3 dienen.
  • Die Isolierschicht 3, die beispielsweise aus Siliciumoxid (SiO2), Siliciumnitrid (SiN), Aluminiumoxid, Nickeloxid oder Bornitrid (BN) gebildet ist, wird auf dem Substrat 4 bereitgestellt. Da die Atomanordnung in Bornitrid der Atomanordnung in Graphen ähnelt, behindert Bornitrid, das in Kontakt mit Graphen gebracht wird, die Bewegung elektrischer Ladungen nicht, hat keinen nachteiligen Effekt und verschlechtert die Eigenschaften von Graphen, wie etwa die Elektronenbeweglichkeit nicht. Daher ist Bornitrid als Trägerschicht für Graphen bevorzugt.
  • Auf der Isolierschicht 3 ist ein Paar von Elektroden 2 angeordnet. Die Elektroden 2 sind aus einem Metall, wie z.B. Au, Ag, Cu, Al, Ni, Cr oder Pd hergestellt. Zwischen den Elektroden 2 und der Isolierschicht 3 unter der Elektrode 2 kann eine (nicht gezeigte) Adhäsivschicht aus Cr oder Ti ausgebildet sein. Die Form der Elektroden 2 unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, solange die Elektroden 2 eine Größe und Dicke aufweisen, die es den Elektroden 2 ermöglichen, ein elektrisches Signal abzugeben.
  • Auf den Elektroden 2 ist jeweils eine Pufferschicht 5 angeordnet. Die Pufferschicht 5 kann beispielsweise aus einem Isolator wie Siliciumoxid (SiO2), Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliciumnitrid (SiN) gebildet sein; aus einem aktiven Metall, einem Alkalimetall oder einem Erdalkalimetall, wie etwa LiF, Li2O3, Li2CO3, Ca, Ba, Cs, Cs2CO3 oder TiO2; aus einem Übergangsmetalloxid, wie etwa V2O5, WO3 oder MoO3; aus einer organischen Substanz; oder aus einer gemischten Schicht aus beliebigen der obigen Metalle und organischen Substanzen. Alternativ ist die Pufferschicht annehmbar, solange sie einen Einschluss, wie etwa eine OH-Gruppe, zwischen der Elektrode 2 und dem Graphen hat.
  • Das heißt, das Material für die Pufferschicht 5 ist beliebig, solange das Material es der Pufferschicht 5 ermöglicht, die Bewegung von elektrischen Ladungen zwischen dem Graphen und der Elektrode zu verhindern und den Diracpunkt (DPe) zwischen dem Graphen und der Elektrode an einer anderen Stelle als dem Diracpunkt des Graphens selbst auszubilden. Es sei darauf hingewiesen, dass, wenngleich der Begriff „Schicht“ in dem Begriff „Pufferschicht 5“ enthalten ist, die Dichte variieren kann oder auf atomarer Ebene diskontinuierliche Bereiche auftreten können. Insbesondere kann die Pufferschicht 5 aus Nanopartikeln gebildet sein.
  • Auf der Isolierschicht 3 ist eine Graphenschicht 1 angeordnet. Die Pufferschicht 5 ist zwischen der Graphenschicht 1 und der Elektrode 2 angeordnet. Die Graphenschicht 1 besteht aus mindestens einer Schicht Graphen. Wird die Anzahl der beschichteten oder laminierten Schichten aus Graphen erhöht, so erhöht sich der Licht-Absorptionsgrad, und die Empfindlichkeit des Detektors 100 für elektromagnetische Wellen wird verbessert. Graphen ist eine monoatomare Schicht eines zweidimensionalen Kohlenstoffkristalls. Die Dicke einer Einzelschicht Graphen ist mit 0,34 nm extrem dünn und entspricht der Dicke eines Kohlenstoffatoms. Graphen hat Kohlenstoffatome in jedem hexagonalen Ring.
  • Für den Fall dass die Graphenschicht 1 eine Schichtstruktur aus mindestens zwei Schichten aufweist, kann es passieren, dass die Richtungen der Gittervektoren der hexagonalen Gitter von irgendwelchen zwei Schichten Graphen in der Schichtstruktur nicht aufeinander passen, also gegeneinander verschoben sind.
  • Andererseits kann die Graphenschicht 1 eine Schichtstruktur aufweisen, bei der die Gittervektoren irgendwelcher zwei Schichten völlig übereinstimmen. Insbesondere kann der Graphenschicht 1 ein Wellenlängenselektions-Effekt verliehen werden, da eine Bandlücke gebildet wird, wenn mindestens zwei Graphenschichten geschichtet sind.
  • Außerdem kann für den Fall, dass Nanoband-Graphen verwendet wird, eine Struktur aus einem einzigen Nanoband angenommen werden, oder eine Struktur, bei der eine Vielzahl von Nanobändern angeordnet ist. Die Graphenschicht 1 kann aus nicht-dotiertem Graphen bestehen oder aus p-dotiertem oder n-dotiertem Graphen. Indem die Graphenschicht 1 n-dotiert oder p-dotiert wird, kann die Lage des Diracpunktes (DPg) in Graphen gesteuert werden, wie später beschrieben wird.
  • Wie beschrieben, bildet sich ein elektrisches Grenzfeld, das die Beweglichkeit der elektrischen Ladungen in der Graphenschicht 1 abhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen ändert, da der Detektor 100 für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Pufferschicht 5 zwischen der Graphenschicht 1 und der Elektrode 2 aufweist. Daher wird durch Bestrahlung der Graphenschicht 1 mit Licht der Diracpunkt (DPg) der Graphenschicht 1 verschoben.
  • Daraus resultiert eine große Änderung des Stroms, und der elektrische Widerstandswert der Graphenschicht 1 ändert sich. Indem die Änderung des elektrischen Widerstandswertes über die Elektroden 2, die außerhalb der Graphenschicht 1 angeordnet sind, detektiert wird, kann die Intensität elektromagnetischer Wellen beliebiger Wellenlänge als elektrisches Signal mit hoher Empfindlichkeit detektiert werden.
  • Darüber hinaus kann eine Ausgangssignals-Verstärkungsschaltung aus Graphen zusammen mit dem Detektor 100 für elektromagnetische Wellen bereitgestellt werden. Die Ausgangssignals-Verstärkungsschaltung kann neben oder unter dem Detektor 100 für elektromagnetische Wellen angeordnet werden. Die Arbeitsgeschwindigkeit der Ausgangssignals-Verstärkungsschaltung wird schneller als die eines Ausgangssignal-Verstärkers, der aus einem Silicium-basierten Material hergestellt ist. Dadurch kann ein hochleistungsfähiger Detektor für elektromagnetische Wellen realisiert werden.
  • Zudem ermöglicht eine periphere Schaltung, wie etwa eine Ausleseschaltung aus Graphen eine hohe Auslesegeschwindigkeit und führt zu einer Vereinfachung des Herstellungsverfahrens.
  • 3a bis 3f sind Querschnittsansichten anderer Detektoren für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 3a bis 3f bezeichnen Bezugszeichen, die mit denen in 1 und 2 übereinstimmen, identische oder entsprechende Bauteile.
  • Bei einem in 3a dargestellten Detektor 100a für elektromagnetische Wellen ist eine Graphenschicht 1 auf einer Isolierschicht 3 ausgebildet, und eine Pufferschicht 5 sowie Elektroden 2 sind auf der Graphenschicht 1 in dieser Reihenfolge ausgebildet. Vorzugsweise wird ein Verfahren, das die Graphenschicht 1 nicht beschädigt, für die Ausbildung der Pufferschicht 5 und der Elektroden 2 verwendet, wie etwa ein Aufdampfungsverfahren.
  • Bei einem in 3b dargestellten Detektor 100b für elektromagnetische Wellen ist auf einer Elektrode 2 (die linke Elektrode in 3b) eine Graphenschicht 1 mit einer Pufferschicht 5 dazwischen angeordnet, und die andere Elektrode 2 (die rechte Elektrode in 3b) ist auf der Graphenschicht 1 mit einer Pufferschicht 5 dazwischen angeordnet.
  • Bei einem in 3c dargestellten Detektor 100c für elektromagnetische Wellen sind zwei Graphenschichten 1 und 12 ausgebildet. Elektroden 2 sind auf der Graphenschicht 12 ausgebildet, wobei Pufferschichten 5 zwischen den Elektroden 2 und der Graphenschicht 12 eingefügt sind. Im Gegensatz dazu ist die Graphenschicht 1 auf den Elektroden 2 ausgebildet, wobei die Pufferschichten 5 zwischen der Graphenschicht 1 und den Elektroden 2 eingefügt sind.
  • Bei einem in 3d dargestellten Detektor 100d für elektromagnetische Wellen ist eine Schutzschicht 13 so ausgebildet, dass sie eine Graphenschicht 1, Pufferschichten 5 und Elektroden 2 bedeckt. Für den Fall, dass die Pufferschicht 5 aus einer dünnen Schicht, wie etwa einer natürlichen Oxidschicht besteht, kann durch das Bereitstellen der Schutzschicht 13 eine Änderung der Eigenschaften der Pufferschicht 5 durch den Einfluss einer Umgebungsatmosphäre verhindert werden.
  • Insbesondere dann, wenn der Detektor für elektromagnetische Wellen in einer Umgebung mit hoher Temperatur oder niedriger Temperatur eingesetzt wird, ist es wichtig, die Graphenschicht 1 und die Pufferschicht 5 in Kontakt miteinander zu halten. Das heißt, durch das Bereitstellen der Schutzschicht 13 wird ein stabiler Betrieb sichergestellt. Die Schutzschicht 13 ist durch eine isolierende Schicht gebildet, die aus Siliciumoxid (SiO2), Aluminiumoxid (Al2O3), Siliciumnitrid (SiN) oder dergleichen hergestellt ist.
  • Bei einem in 3e dargestellten Detektor 100e für elektromagnetische Wellen, ist eine Elektrode 14 auf einer Schutzschicht 13 angeordnet. Die Elektrode 14 fungiert als Top-Gate-Elektrode. Im Gegensatz dazu kann auch eine Back-Gate-Struktur angenommen werden (siehe 5), bei der eine Spannung von der Rückseite (der unteren Seite in 3e) eines Substrats 4 angelegt wird und ein an die Elektroden 2 angelegtes Signal detektiert wird.
  • Bei einem in 3f dargestellten Detektor 100f für elektromagnetische Wellen schließen die oberen Oberflächen der Elektroden 2 bündig mit einer oberen Oberfläche einer Isolierschicht 3 ab. Pufferschichten 5 sind zwischen einer Graphenschicht 1 und den Elektroden 2 eingefügt.
  • Als Nächstes werden Funktionsprinzipien des Detektors 100 für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Bei dem Detektor 100 für elektromagnetische Wellen existiert die aus einer Oxidschicht oder dergleichen bestehende Pufferschicht 5 zwischen der Graphenschicht 1 und der Elektrode 2. Ist keine Pufferschicht 5 vorhanden, bleibt das Potential des Kontakts zwischen der Graphenschicht 1 und der Elektrode 2 gleich, selbst wenn irgendeine Vorspannung an die Graphenschicht 1 angelegt wird.
  • Wie an tatsächlich erhaltenen, in 4 gezeigten Messergebnissen zu erkennen ist, wird in einem Fall, in dem die Pufferschicht 5 vorhanden ist, aufgrund eines Einflusses der Pufferschicht 5 zwischen dem Graphen und der Elektrode ein Energieniveau gebildet, da die Bewegung von elektrischen Ladungen zwischen dem Graphen und der Elektrode unterdrückt ist, wobei das Energieniveau sich von dem Energieniveau an dem Diracpunkt DP des Graphens selbst (im Folgenden als „DPg1“ bezeichnet) unterscheidet.
  • Der Diracpunkt DP, der gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen dem Graphen und den Elektroden gebildet wird, wird im Folgenden als „DPe“ bezeichnet. DPe kann definiert werden als der Punkt, der ein elektrisches Grenzfeld zur Veränderung der Beweglichkeit elektrischer Ladungen des Graphens in Abhängigkeit von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Lichteinstrahlung wird. Das heißt Folgendes: Einfach ausgedrückt kann angenommen werden, dass DPe ausgebildet wird, weil die Pufferschicht 5 die Bewegung von elektrischen Ladungen zwischen der Graphenschicht 1 und der Elektroden 2 unterdrückt.
  • Die Dicke der Pufferschicht 5 ist hierbei beliebig, solange elektrische Ladungen sich über die Pufferschicht 5 zwischen der Graphenschicht 1 und der Elektrode 2 bewegen können, wenn die Graphenschicht 1 mit elektromagnetischen Wellen bestrahlt wird. Wenn die Pufferschicht 5 zu dick ist, können sich elektrische Ladungen nicht zwischen der Graphenschicht 1 und der Elektrode 2 bewegen.
  • Daher ist die Dicke der Pufferschicht 5 im Allgemeinen vorzugsweise extrem dünn und liegt zwischen der ungefähren Dicke von einigen Atomlagen und 10 nm. Abhängig von dem Material der Pufferschicht 5 gibt es aber auch Fälle, in denen sich elektrische Ladungen bewegen können, selbst wenn die Dicke der Pufferschicht 5 größer als die oben angegebene Dicke ist.
  • Es sei bemerkt, dass eine Schutzschicht oder dergleichen auf der Graphenschicht 1, der Elektrode 2 und der Pufferschicht 5 ausgebildet sein kann, solange eine emittierte elektromagnetische Welle die Graphenschicht 1, die Elektrode 2 und die Pufferschicht 5 erreichen kann.
  • Allgemein bewegen sich elektrische Ladungen an der Oberfläche der Elektrode 2 um ein elektrisches Feld des einfallenden Lichtes zu kompensieren, wenn Licht auf den Detektor 100 für elektromagnetische Wellen fällt. Die dabei erzeugte Energie bewirkt, dass elektrische Ladungen durch die Pufferschicht 5 tunneln. Dadurch bewegen sich mehr elektrische Ladungen zwischen der Graphenschicht 1 und der Elektrode 2, und der Diracpunkt DPe zwischen dem Graphen und der Elektrode 2 verschwindet. Der folgende Effekt tritt neben dem durch die Elektrode verursachten Effekt auf.
  • Elektrische Ladungen, die sich aufgrund der Lichtabsorption durch das Graphen erhöhen, werden von der Pufferschicht 5 geblockt und akkumuliert. Elektrische Ladungen beginnen durch die Pufferschicht 5 zu tunneln, wenn eine Vorspannung eine gewisse Grenzvorspannung erreicht, die als Begrenzung dient. Dadurch verändert sich die elektrische Ladungsverteilung in der Graphenschicht 1 des Detektors 100 für elektromagnetische Wellen und DPe verschwindet. Infolgedessen verschiebt sich DPg1 und wird zu DPg2.
  • Gemäß dem obigen Prinzip erhöht sich der Fotostrom durch den Einfluss der Pufferschicht 5, wenn der Detektor 100 für elektromagnetische Wellen mit Licht bestrahlt wird.
  • 4 zeigt Messergebnisse elektrischer Kennlinien der Graphenschicht für den Fall, dass der Detektor 100 für elektromagnetische Wellen mit Licht bestrahlt wird, und für den Fall, dass der Detektor 100 für elektromagnetische Wellen nicht mit Licht bestrahlt wird. In 4 gibt die Abszisse die Back-Gate-Spannung an, und die Ordinate gibt den Strom an, der zwischen den zwei Elektroden 2 fließt. Die Graphenschicht 1 besteht aus einer einzelnen Graphenschicht. Der Abstand zwischen den beiden Elektroden 2 beträgt 5 µ m, und die Länge (entlang der obenunten-Richtung in 1) der Elektroden 2 beträgt 15 µm.
  • Die Elektroden 2 weisen einen mehrlagigen Aufbau aus Metall auf, und die oberste Oberfläche der Elektroden 2 besteht aus Gold. Die Dicke der Elektroden 2 beträgt 30 nm. Eine Ti-Schicht mit einer Dicke von 5 nm ist zwischen den Elektroden 2 und der Isolierschicht 3 ausgebildet, um die Adhäsion zwischen ihnen zu verbessern. Das Substrat 4 ist aus n-dotiertem Silicium gebildet. Das Substrat 4 fungiert als Back-Gate, wenn eine Spannung an die hintere Oberfläche des Substrats angelegt wird.
  • Die Isolierschicht 3 ist aus einer thermischen Siliciumoxidschicht (SiO2) gebildet und weist eine Dicke von 290 nm auf. Die Pufferschicht 5 besteht aus einer Goldoxid-Schicht, die gebildet wird, indem Gold auf der Oberfläche der Elektrode 2 durch eine UV-Ozon-Behandlung oxidiert wird. Die Dicke der Pufferschicht 5 beträgt weniger als oder einige nm. Alternativ kann die Pufferschicht durch einen Einschluss, wie etwa eine OH-Gruppe gebildet sein.
  • Die oben angegebenen Abmessungen sind Abmessungen, die bei den Messungen in 4 verwendet worden sind. Die Abmessungen des Detektors 100 für elektromagnetische Wellen sind nicht auf die obigen Abmessungen beschränkt und werden in geeigneter Weise gestaltet, abhängig von der Empfindlichkeit des Detektors 100 für elektromagnetische Wellen oder dergleichen. Hier ist eine der Elektroden 2 als Source vorgesehen, und die andere als Drain. Das Substrat 4 fungiert als Back-Gate, indem eine Spannung an die hintere Oberfläche des Substrats 4 angelegt wird (siehe 5).
  • In 4 sind DPg1 und DPe bei der Abwesenheit von Lichteinstrahlung deutlich zu erkennen, ebenso wie die Bewegung von DPg2 aufgrund von Lichteinstrahlung. Wie in 4 gezeigt, ist die Differenz zwischen DPg1 und Dpg2 sehr groß und beträgt ungefähr 20 V. Aufgrund der Verschiebung des Diracpunkts durch Lichteinstrahlung beträgt der Strom 100 µ A in dem Fall, dass die Back-Gate-Spannung Vbg beispielsweise ungefähr 25 V beträgt. Das Berechnungsergebnis der Empfindlichkeit, die bei dem obigen Experiment erhalten wird, ist ungefähr einige hundert A/W, was ein sehr gutes Ergebnis darstellt. Es kann eine optische Response erhalten werden, die empfindlicher ist als die in Graphen ohne DPe, da die Änderung des Stromwertes in einem Fall von Graphen ohne DPe extrem klein ist.
  • Wie oben beschrieben, resultieren die Asymmetrie zwischen dem Diracpunkt an der Kontaktstelle zwischen der auf der Elektrode 2 ausgebildeten Graphenschicht 1 und der Elektrode 2, die die Pufferschicht 5 aus einer Oxidschicht auf der Metalloberfläche enthält, und dem Diracpunkt des Graphens selbst, sowie die Aufhebung der Asymmetrie durch eine Bewegung des elektrischen Feldes in einem Metallbereich der Elektrode 2 bei Lichteinstrahlung in einer Erhöhung des extrahierten Stroms bei Lichteinstrahlung.
  • Außerdem ist das Siliciumsubstrat in der Back-Gate-Struktur vorzugsweise dotiert. Insbesondere in dem Fall, in dem DPe in einem Bereich ausgebildet ist, in dem Vbg eine positive Spannung ist, tendiert ein n-dotiertes Siliciumsubstrat dazu, die Differenz zwischen DPg1 und DPg2 zu erhöhen. Hierbei treten jedoch Effekte in Kombination mit durch die Pufferschicht erzeugten Effekten und dergleichen auf.
  • Wenn der Detektor sich im Betriebszustand befindet, kann der Detektor einen Fotostrom detektieren, der durch auf die Graphenschicht 1 einfallende elektromagnetische Wellen erzeugt wird. In diesem Fall operiert der Detektor 100 für elektromagnetische Wellen unabhängig von einer Vorspannung, die zwischen den Elektroden 2 angelegt ist, die sich an beiden Enden eines Fotostrom-Erzeugungsweges der Graphenschicht 1 befinden. Wird jedoch eine Vorspannung angelegt, verbessert dies die Detektionseffizienz der erzeugten Träger.
  • Über die Elektroden 2 ist eine elektrische Schaltung zur Extraktion einer Änderung des Fotostroms, wie etwa eine externe Vorspannung mit der Graphenschicht 1 verbunden. Gemäß einem Beispiel für das Verfahren zum Auslesen eines elektrischen Signals verändert ein elektrisches Signal, das eine Änderung des Widerstandswertes in der Graphenschicht 1 ist, den Betrag Id eines Stroms, der zwischen den Elektroden 2 fließt, wenn eine Spannung zwischen den zwei Elektroden 2 angelegt wird. Indem die Änderung des Strombetrags detektiert wird, kann die Intensität der einfallenden elektromagnetischen Wellen detektiert werden. Es kann eine Schaltung realisiert werden, die einen festen Strom zwischen den zwei Elektroden 2 fließen lässt, und ein Änderungsbetrag des Spannungswertes kann detektiert werden.
  • Zusätzlich kann, wie in 5 gezeigt, ein elektrisches Signal extrahiert werden, indem eine Transistorstruktur eingerichtet wird, bei der die rückseitige Oberfläche des Substrats 4 als Back-Gate-Anschluss dient und in Kombination mit den Elektroden 2 verwendet wird, die zwei Anschlüsse haben. In diesem Fall kann ein größeres elektrisches Feld an der Graphenschicht 1 erzeugt werden, indem eine Spannung an die rückseitige Oberfläche des Substrats 4 angelegt wird, und Träger, die durch einfallende elektromagnetische Wellen erzeugt werden, können mit hoher Effizienz detektiert werden.
  • Weiterhin kann auch nur eine Elektrode 2 ausgebildet werden, und eine Veränderung des Potentials der Graphenschicht 1, die durch den Einfall elektromagnetischer Wellen verursacht wird, kann mittels der Elektrode 2 detektiert werden.
  • Außerdem kann ein elektrisches Signal extrahiert werden, indem eine Top-Gate-Struktur angenommen wird, bei der eine Transistorstruktur gebildet wird, indem eine Oxidschicht auf der Graphenschicht 1 ausgebildet wird, ein Gateanschluss auf der Oxidschicht angeordnet wird und der Gateanschluss in Kombination mit den Elektroden 2 mit zwei Anschlüssen verwendet wird (siehe 3e).
  • Der Vereinfachung halber ist bei der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung eine Beschreibung für den Fall gegeben, dass ein Paar von Elektroden 2 ausgebildet ist und der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden 2 detektiert wird. Es kann jedoch auch eine andere Struktur, wie etwa eine Transistorstruktur verwendet werden.
  • Als Nächstes wird kurz ein Verfahren zur Herstellung des Detektors 100 für elektromagnetische Wellen beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung des Detektors 100 für elektromagnetische Wellen weist die folgenden Schritte 1 bis 5 auf.
  • Schritt 1: Zuerst wird das flache Substrat 4 aus Silicium oder dergleichen bereitgestellt.
  • Schritt 2: Die Isolierschicht 3 wird auf dem Substrat 4 ausgebildet. Wenn das Substrat 4 beispielsweise aus Silicium hergestellt ist, kann die Isolierschicht 3 durch thermische Oxidation aus Siliciumoxid (SiO2) gebildet werden. Zusätzlich kann eine weitere Isolierschicht durch CVD oder Sputtern ausgebildet werden.
  • Schritt 3: Die Elektroden 2 aus Au, Ag, Cu, Al, Ni, Cr oder dergleichen werden ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt kann eine Adhäsionsschicht aus Cr oder Ti ausgebildet werden, um die Haftung zwischen den Elektroden 2 und der Isolierschicht 3 unter den Elektroden 2 zu verbessern. Die Elektroden 2 werden wie folgt gebildet. Mittels Photogravur, Elektronenstrahl (engl. EB drawing) oder dergleichen wird eine Abdeckmaske ausgebildet, und dann wird eine Metallschicht aus Au, Ag, Cu, Al, Ni, Cr oder dergleichen auf der Abdeckmaske mittels Gasabscheidung, Sputtern oder dergleichen abgelagert.
  • Schritt 4: Die Pufferschichten 5 werden ausgebildet, indem die Oberflächen der Elektroden 2 aus Metall oxidiert werden. Die Oxidierung der Elektroden 2 wird durch UV-Bestrahlung unter einer Ozonatmosphäre (UV-Ozon-Bearbeitung), Plasmabestrahlung, natürliche Oxidierung oder dergleichen durchgeführt. Eine Oxidschicht kann ausgebildet werden, indem eine Lösung oder dergleichen verwendet wird.
  • Alternativ kann auf den Elektroden 2 eine Isolierschicht aus Siliciumoxid (SiO2), Aluminiumoxid (Al2O3), Siliciumnitrid (SiN) oder dergleichen in einem Bereich ausgebildet werden, der in Kontakt mit der Graphenschicht 1 ist. Weiterhin können die Pufferschichten 5 aus einem aktiven Metall, einem Alkalimetall oder einem Erdalkalimetall wie LiF, Li2O3, Li2CO3, Ca, Ba, Cs, Cs2CO3 oder TiO2, einem Übergangsmetalloxid wie V2O5, WO3 oder MoO3, einer organischen Substanz oder einer gemischten Schicht aus irgendwelchen der obigen Metalle und einer organischen Substanz gebildet werden. Das heißt, eine Schicht kann aus irgendeinem Material hergestellt werden, solange das Material so gewählt ist, dass die Pufferschichten 5 einen Diracpunkt DPe ausbilden, der sich von dem Diracpunkt des Graphens selbst unterscheidet.
  • Schritt 5: Graphen wird auf den Elektroden 2 und der Isolierschicht 3 ausgebildet. Graphen kann epitaktisch aufgewachsen werden, oder eine vorab durch ein CVD-Verfahren gebildete Graphenschicht wird übertragen und auf den Elektroden 2 und der Isolierschicht befestigt. Außerdem kann durch mechanisches Peeling oder dergleichen abgeblättertes bzw. exfoliertes Graphen übertragen werden.
  • Anschließend wird das Graphen durch Photogravur oder dergleichen mit einer Abdeckmaske beschichtet, mit Sauerstoffplasma geätzt und strukturiert. Dadurch wird ein überflüssiger Anteil an Graphen, abgesehen von dem Kanalbereich und einem Bereich, der in Kontakt mit den Elektroden 2 ist, entfernt und somit die Graphenschicht 1 gebildet.
  • Mit den obigen Schritten 1 bis 5 wird der Detektor 100 für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung fertiggestellt.
  • Zweite Ausführungsform
  • 6 ist eine Draufsicht eines Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 110 bezeichnet wird. 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in 6. In 6 und 7 bezeichnen Bezugszeichen, die denen in 1 und 2 entsprechen, identische oder entsprechende Bereiche.
  • Der Unterschied zwischen einem Detektor 110 für elektromagnetische Wellen gemäß der zweiten Ausführungsform und dem Detektor 100 für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform ist der, dass bei dem Detektor 110 für elektromagnetische Wellen die Größe der Fläche, auf der eine Graphenschicht 1 mit der Elektrode 2 über eine Pufferschicht 5 überlappt (in 6 mit einer gestrichelten Linie dargestellt), sich zwischen den zwei Elektroden 2, nämlich einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode, unterscheidet. Um eine derartige Struktur zu erhalten, wird das Graphen so bearbeitet, dass die Größe der Fläche des Graphens auf einer Source sich von der auf einem Drain in dem Schritt der Graphenverarbeitung (Schritt 5) in der ersten Ausführungsform unterscheidet.
  • Wenn die Größe der Fläche, auf der die Graphenschicht 1 mit der Elektrode 2 überlappt, sich bei der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode unterscheidet, unterscheidet sich entsprechend die Menge der elektrischen Ladungen, die sich von einem die Elektrode 2 bildenden Metall zu der Graphenschicht 1 bewegen, zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode. Das heißt, die Energielücken der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode sind verschieden.
  • Daher wird bei einer Lichteinstrahlung aufgrund von erzeugten Trägern eine Vorspannung zwischen den beiden Elektroden 2 erzeugt, und der Fotostrom erhöht sich. Alternativ wird ein Diracpunkt DPe zwischen dem Graphen und der Elektrode gebildet, der sich von dem Diracpunkt DP des Graphens selbst unterscheidet. Bei einer Lichteinstrahlung tritt ein Phänomen auf, das identisch zu dem Phänomen in der ersten Ausführungsform ist, und eine Änderung des Fotostroms nimmt zu.
  • Wie oben beschrieben, kann bei dem Detektor 110 für elektromagnetische Wellen gemäß der zweiten Ausführungsform der Fotostrom bei Lichteinstrahlung erhöht werden und die Empfindlichkeit des Detektor 110 für elektromagnetische Wellen verbessert werden.
  • Dritte Ausführungsform
  • 8 ist eine Querschnittsansicht eines Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 120 bezeichnet wird. In 8 bezeichnen Bezugszeichen, die denen in 1 und 2 entsprechen, identische oder entsprechende Bereiche.
  • Der Unterschied zwischen einem Detektor 120 für elektromagnetische Wellen gemäß der dritten Ausführungsform und dem Detektor 100 für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform ist der, dass bei dem Detektor 120 für elektromagnetische Wellen eine Elektrode 6 (beispielsweise eine Source-Elektrode) und eine Elektrode 7 (beispielsweise eine Drain-Elektrode) aus verschiedenen Metallen hergestellt sind.
  • Das Fermi-Niveau des Graphens verschiebt sich, oder der Kontaktwiderstand des Graphens verändert sich in Abhängigkeit von dem Metall, das mit dem Graphen in Kontakt gebracht wird. Daher unterscheidet sich in dem Fall, in dem die Elektrode 6 und die Elektrode 7 aus unterschiedlichen Metallen hergestellt sind, die Energielücke der Source gegenüber der des Drains.
  • Daher wird, wenn der Detektor 120 für elektromagnetische Wellen mit Licht bestrahlt wird, zwischen der Elektrode 6 und der Elektrode 7 eine Vorspannung aufgrund erzeugter Träger erzeugt, und der Fotostrom erhöht sich. Dadurch kann die Empfindlichkeit des Detektors 120 für elektromagnetische Wellen verbessert werden.
  • Vierte Ausführungsform
  • 9 ist eine Querschnittsansicht eines Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 130 bezeichnet wird. In 9 bezeichnen Bezugszeichen, die denen in 1 und 2 entsprechen, identische oder entsprechende Bereiche.
  • Der Unterschied zwischen einem Detektor 130 für elektromagnetische Wellen gemäß der vierten Ausführungsform und dem Detektor 100 für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform ist der, dass bei dem Detektor 130 für elektromagnetische Wellen Pufferschichten 8 und 9, die auf den zwei Elektroden 2 ausgebildet sind, aus verschiedenen Oxiden hergestellt sind. Daher unterscheidet sich der Kontaktwiderstand zwischen der Elektrode und dem Graphen zwischen den zwei Elektroden 2, das heißt, einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode, und die Energielücke der Source unterscheidet sich von der des Drains.
  • Daher wird, wenn der Detektor 130 für elektromagnetische Wellen mit Licht bestrahlt wird, zwischen den zwei Elektroden 2 eine Vorspannung aufgrund erzeugter Träger erzeugt, und der Fotostrom erhöht sich. Dadurch kann die Empfindlichkeit des Detektors 130 für elektromagnetische Wellen verbessert werden.
  • Fünfte Ausführungsform
  • 10 ist eine Querschnittsansicht eines Detektors für elektromagnetische Wellen gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 140 bezeichnet wird. In 10 bezeichnen Bezugszeichen, die denen in 1 und 2 entsprechen, identische oder entsprechende Bereiche.
  • Der Unterschied zwischen einem Detektor 140 für elektromagnetische Wellen gemäß der fünften Ausführungsform und dem Detektor 100 für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform ist der, dass bei dem Detektor 140 für elektromagnetische Wellen auf den Oberflächen der Elektroden 2 periodische Vertiefungen 10 und 11 ausgebildet sind. 11 und 12 sind Draufsichten der Elektrode 2. Die Vertiefungen 10 sind beispielsweise säulenförmige Vertiefungen, die zweidimensional in einem vorgegebenen Abstand angeordnet sind, wie in 11 gezeigt. Die Anordnung kann jede periodische Anordnung sein, wie etwa ein quadratisches Gitter oder ein Dreiecksgitter.
  • Statt einer Säulenform kann die Vertiefung auch eine andere Form aufweisen, wie zum Beispiel die eines Prismas, eines Dreiecksprismas, eines viereckigen Prismas oder eines elliptischen Zylinders. Außerdem können die Vertiefungen 11 eindimensionale Rillen sein, die nebeneinander angeordnet sind, wie in 12 gezeigt. Plasmonresonanzen treten unabhängig davon auf, ob diese Vertiefungen 10 oder 11 die Elektrode 2 durchdringen oder nicht. Es kann ein geeignetes Muster gestaltet werden, um eine gewünschte Wellenlänge zu detektieren.
  • Da die periodischen Vertiefungen 10 oder 11 in den Oberflächen der Elektroden 2 ausgebildet sind, tritt eine stark lokalisierte Plasmonresonanz auf einer Metalloberfläche bei einer spezifischen Wellenlänge auf. Die Elektrode 2 kann aus jedem Metall hergestellt sein, solange das Metall eine Oberflächenplasmon-Resonanz erzeugt. Es werden beispielsweise Au, Ag, Al oder dergleichen verwendet.
  • Hier ist ein Fall beschrieben, bei dem die periodischen Vertiefungen 10 oder 11 in den Oberflächen der Elektroden 2 ausgebildet sind. Es können jedoch auch periodische Vorsprünge ausgebildet werten, bei denen eine Plasmonresonanz auftritt, die einen ähnlichen Effekt hat.
  • Die Resonanzwellenlänge der Plasmonresonanz wird in Abhängigkeit von einer periodischen Struktur festgelegt. Indem die oben beschriebene periodische Struktur auf der Elektrode 2 ausgebildet wird, können nur elektromagnetische Wellen mit einer spezifischen Resonanzwellenlänge auf der Oberfläche der Elektrode absorbiert werden. Das heißt, der Detektor 140 für elektromagnetische Wellen kann intensiv nur elektromagnetische Wellen mit einer spezifischen Resonanzwellenlänge detektieren. Damit kann die Detektionsempfindlichkeit für eine spezifische Wellenlänge verbessert werden.
  • Sechste Ausführungsform
  • 13 und 14 sind Draufsichten, die jeweils nur eine Graphenschicht 1 zeigen, die in einem Detektor für elektromagnetische Wellen gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Der Unterschied gegenüber dem Detektor 100 für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform besteht darin, dass bei dem Detektor für elektromagnetische Wellen gemäß der sechsten Ausführungsform periodische, eindimensionale oder zweidimensionale Vertiefungen 20 oder 21 auf der Graphenschicht 1 ausgebildet sind.
  • Die Vertiefungen 20 und 21 können Löcher sein, die die Graphenschicht 1 durchdringen. In dem Fall, in dem die Graphenschicht 1 aus einer einzelnen Schicht besteht, sind die Vertiefungen 20 und 21 Löcher, die die Graphenschicht 1 durchdringen. In dem Fall, in dem die Graphenschicht 1 aus einer Vielzahl von Schichten besteht, durchdringen die Vertiefungen 20 und 21 die Graphenschicht 1 nicht, falls die Vertiefungen 20 und 21 Löcher sind, die nur eine der Schichten durchdringen. Andererseits durchdringen die Vertiefungen 20 und 21 die Graphenschicht 1, falls die Vertiefungen 20 und 21 Löcher sind, die alle Schichten durchdringen.
  • Wie vorstehend beschrieben, können, wenn eine periodische Struktur auf der Graphenschicht 1 ausgebildet ist, elektromagnetische Wellen mit einer spezifischen Wellenlänge entsprechend der periodischen Struktur absorbiert werden, ähnlich dem obigen Fall, bei dem die periodische Struktur auf den Elektroden 2 ausgebildet ist. Da Graphen ein Halbmetall ist, basiert das Prinzip auf Plasmonresonanz, ähnlich der im Metall.
  • Die zweidimensionale periodische Anordnung kann eine beliebige periodische Anordnung, wie etwa ein quadratisches Gitter oder ein Dreiecksgitter sein. Außerdem kann die Vertiefung 20 eine beliebige Form haben, wie z.B. die einer Säule, eines Prismas, eines Dreiecksprismas, eines viereckigen Prismas oder eines elliptischen Zylinders. Wenn die Form, von oben gesehen, jedoch asymmetrisch ist, wie in dem Fall eines Dreiecksprismas, dann ist es möglich, einen Detektor für elektromagnetische Wellen zu konfigurieren, der nur Licht mit einer spezifischen Polarisation absorbiert, da das von der Graphenschicht 1 absorbierte Licht dann polarisationsabhängig ist.
  • Als eindimensionale periodische Anordnung können nebeneinander angeordnete eindimensionale Rillen verwendet werden, wie in 14 gezeigt.
  • Indem eine derartige periodische Struktur auf der Graphenschicht 1 ausgebildet wird, können nur elektromagnetische Wellen mit einer spezifischen Wellenlänge an der Oberfläche der Graphenschicht 1 absorbiert werden. Das heißt, der Detektor für elektromagnetische Wellen kann intensiv nur elektromagnetische Wellen mit einer spezifischen Wellenlänge detektieren. So kann die Detektionsempfindlichkeit für eine spezifische Wellenlänge verbessert werden.
  • Es wurde der Fall beschrieben, bei dem die periodischen Vertiefungen 20 oder 21 auf der Oberfläche der Graphenschicht 1 ausgebildet sind. Es kann jedoch auch ein Muster verwendet werden, bei dem periodische Vorsprünge ausgebildet sind.
  • Siebente Ausführungsform
  • Ein (nicht gezeigter) Detektor für elektromagnetische Wellen gemäß einer siebenten Ausführungsform unterscheidet sich von einem Detektor 100 für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass ein 2D-Material, wie etwa ein Übergangsmetall-Dichalkogenid oder schwarzer Phosphor anstelle der Graphenschicht 1 verwendet wird. Die übrige Struktur ähnelt der des Detektors 100 für elektromagnetische Wellen. Übergangsmetall-Dichalkogenid, schwarzer Phosphor und dergleichen werden als 2D-Materialien bezeichnet, weil sie eine Atomlagenstruktur ähnlich der von Graphen haben.
  • Beispiele für 2D-Materialien schließen Übergangsmetall-Dichalkogenide, wie MoS2, WS2 oder WSe2 und schwarzen Phosphor ein. Außerdem kann eine Struktur verwendet werden, bei der Materialen der gleichen Art oder Materialien unterschiedlicher Art aus den oben genannten Materialien geschichtet werden. Alternativ können unähnliche Materialien, wie Perowskit und Graphen, oder ein 2D-Material miteinander kombiniert werden.
  • Die obigen 2D-Materialien wie Übergangsmetall-Dichalkogenide oder schwarzer Phosphor haben eine vorbestimmte Bandlücke. Daher wird das Rauschen des Detektors für elektromagnetische Wellen gering, da der Dunkelstrom nahezu Null wird. Dadurch kann die Leistung des Detektors für elektromagnetische Wellen verbessert werden.
  • Zudem kann, da die Bandlücke durch das Ändern der Anzahl von geschichteten Schichten des 2D-Materials, wie Übergangsmetall-Dichalkogeniden oder schwarzem Phosphor, angepasst werden kann, die Wellenlänge der zu detektierenden elektromagnetischen Wellen selektiert werden, indem die Anzahl der Schichten geändert wird. Daher kann ein Detektor für elektromagnetische Wellen vom Wellenlängenselektions-Typ erhalten werden, der nur elektromagnetische Wellen mit einer spezifischen Wellenlänge detektiert.
  • Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Halbleiterdetektor kann der Detektor für elektromagnetische Wellen einfach hergestellt werden, da es nicht erforderlich ist, die Bandlücke durch Verändern der Zusammensetzung eines Halbleitermaterials zu steuern. Außerdem kann die Anzahl optischer Komponenten reduziert werden, da es nicht notwendig ist, einen optischen Filter zu verwenden, der bei herkömmlichen Wellenlängenselektionsverfahren eingesetzt wird. So können auch Verluste von einfallendem Licht reduziert werden, die aufgrund des Durchgangs des einfallenden Lichts durch den Filter hervorgerufen werden.
  • Wenn ein 2D-Material, wie Übergangsmetall-Dichalkogenid oder schwarzer Phosphor verwendet wird, kann außerdem eine Polarisationsabhängigkeit erhalten werden, indem eine Schichtstruktur mit einer Vielzahl von Schichten verwendet wird. Daher kann ein Detektor für elektromagnetische Wellen realisiert werden, der selektiv nur Licht einer bestimmten Polarisation detektiert.
  • Des Weiteren können Effekte zwischen unähnlichen Materialien erhalten werden, die Effekten einer Quantentopfstruktur und einem Tunnelstrom in einem herkömmlichen Halbleitermaterial entsprechen, wenn ein Heteroübergang gebildet wird, indem zumindest zwei verschiedene Arten von Materialien aus den 2D-Materialien, wie den Übergangsmetall-Dichalkogeniden oder dem schwarzen Phosphor kombiniert werden, oder indem ein 2D-Material, wie Übergangsmetall-Dichalkogenide oder schwarzer Phosphor mit Graphen kombiniert wird. Dadurch kann eine Rauschreduktion erreicht werden und das Auftreten von Rekombination reduziert werden, so dass die Empfindlichkeit des Detektors für elektromagnetische Wellen verbessert werden kann.
  • Achte Ausführungsform
  • 15 ist eine Draufsicht eines Detektorarrays für elektromagnetische Wellen gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung, das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1000 bezeichnet wird. In 15 sind Detektoren 100 für elektromagnetische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet. Die Anzahl der angeordneten Detektoren für elektromagnetische Wellen ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • Bei dem Detektorarray 1000 für elektromagnetische Wellen können die Detektoren für elektromagnetische Wellen gemäß jeder der Ausführungsformen 2 bis 7 anstatt der Detektoren 100 für elektromagnetische Wellen in einem Array angeordnet werden.
  • Wie zuvor beschrieben, kann das Graphen aufweisende Detektorarray für elektromagnetische Wellen elektromagnetische Wellen über einen extrem weiten Wellenlängenbereich von ultraviolettem Licht bis zu Mikrowellen detektieren. Daher kann beispielsweise in dem Fall, dass das Detektorarray für elektromagnetische Wellen in einem Sensor verwendet wird, der an Bord eines Fahrzeugs installiert ist, das Detektorarray für elektromagnetische Wellen am Tag als Bildkamera für sichtbares Licht und in der Nacht als Infrarotkamera verwendet werden. Somit ist es nicht notwendig, abhängig von der Detektionswellenlänge verschiedene Kameras zu verwenden.
  • Es sei bemerkt, dass eine Schaltung zum Auslesen eines elektrischen Signals, das von jedem Detektor 100 für elektromagnetische Wellen erhalten wird, eine Schaltung zur Auswahl einer Reihe und einer Spalte und dergleichen bevorzugterweise außerhalb des Detektorarrays 1000 für elektromagnetische Wellen vorgesehen sind.
  • Neunte Ausführungsform
  • 16 ist eine Draufsicht eines Detektorarrays für elektromagnetische Wellen gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung, das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 2000 bezeichnet wird. In 16 sind die Detektoren 100, 200, 300 und 400 für elektromagnetische Wellen, die sich in ihrer Art voneinander unterscheiden, in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet. Die Anzahl der Detektoren für elektromagnetische Wellen in der Anordnung ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • Bei dem Detektorarray 2000 für elektromagnetische Wellen gemäß der neunten Ausführungsform, sind verschiedene, in der ersten bis achten Ausführungsform beschriebene Detektoren für elektromagnetische Wellen in einem eindimensionalen oder zweidimensionalen Array angeordnet. So kann das Detektorarray 2000 für elektromagnetische Wellen die Funktion eines Bildsensors erfüllen.
  • Bei dem in 16 gezeigten Detektorarray 2000 für elektromagnetische Wellen sind beispielsweise die Detektoren 100, 200, 300 und 400 für elektromagnetische Wellen durch Detektoren für elektromagnetische Wellen mit verschiedenen Detektionswellenlängen gebildet. Insbesondere sind die in der fünften bis siebten Ausführungsform beschriebenen Detektoren für elektromagnetische Wellen, die die Fähigkeit haben, eine Detektionswellenlänge zu selektieren, in einem Array angeordnet. Damit kann das Detektorarray 2000 für elektromagnetische Wellen elektromagnetische Wellen mit mindestens zwei verschiedenen Wellenlängen detektieren.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es durch die Anordnung von Detektoren für elektromagnetische Wellen mit verschiedenen Detektionswellenlängen in einem Array möglich, ein Farbbild in Wellenlängenbereichen des ultravioletten Lichts, des Infrarotlichts, der Terahertzwellen und der Radiowellen in der gleichen Weise zu erhalten wie bei einem Bildsensor, der in einem sichtbaren Wellenlängenbereich verwendet wird.
  • Außer der Verwendung als Bildsensor kann das Detektorarray 2000 für elektromagnetische Wellen selbst mit einer kleinen Anzahl von Pixeln als ein Positionserfassungssensor für ein Objekt verwendet werden. Aufgrund der Struktur des Detektorarrays 2000 für elektromagnetische Wellen kann ein Bildsensor hergestellt werden, der die optische Intensität elektromagnetischer Wellen mit einer Vielzahl von Wellenlängen detektiert. So kann ein Farbbild erhalten werden, indem elektromagnetische Wellen mit einer Vielzahl von Wellenlängen ohne Verwendung eines Farbfilters detektiert werden, der bei herkömmlichen CMOS-Sensoren oder dergleichen benötigt wird.
  • Wenn Detektoren für elektromagnetische Wellen, die Licht unterschiedlicher Polarisation detektieren, in einem Array angeordnet werden, kann ein Bildsensor zur Unterscheidung von polarisiertem Licht konfiguriert werden, und es können beispielsweise künstliche Objekte und natürliche Objekte unterschieden werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    GRAPHEN
    2
    ELEKTRODE
    3
    ISOLIERSCHICHT
    4
    SUBSTRAT
    5
    PUFFERSCHICHT
    6
    ELEKTRODE
    7
    ELEKTRODE
    8
    PUFFERSCHICHT
    9
    PUFFERSCHICHT
    10
    VERTIEFUNG
    11
    VERTIEFUNG
    12
    GRAPHENSCHICHT
    13
    SCHUTZSCHICHT
    14
    ELEKTRODE
    100
    DETEKTOR FÜR ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN
    110
    DETEKTOR FÜR ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN
    120
    DETEKTOR FÜR ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN
    130
    DETEKTOR FÜR ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN
    1000
    DETEKTORARRAY FÜR ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN
    2000
    DETEKTORARRAY FÜR ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN

Claims (13)

  1. Detektor für elektromagnetische Wellen, der Folgendes aufweist: – ein Substrat; – eine Isolierschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist; – eine Graphenschicht, die auf der Isolierschicht angeordnet ist; – ein Paar von Elektroden, die auf der Isolierschicht angeordnet sind, wobei die Graphenschicht zwischen dem Paar von Elektroden eingefügt ist; und – Pufferschichten, die zwischen der Graphenschicht und den Elektroden eingefügt sind und die Graphenschicht und die Elektroden voneinander trennen.
  2. Detektor für elektromagnetische Wellen gemäß Anspruch 1, wobei ein Diracpunkt (DPe), der sich von einem Diracpunkt in der Graphenschicht unterscheidet, zwischen der Graphenschicht und der Elektrode ausgebildet ist.
  3. Detektor für elektromagnetische Wellen gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jede der Elektroden aus Metall hergestellt ist und jede der Pufferschichten aus einem Oxid des Metalls hergestellt ist.
  4. Detektor für elektromagnetische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Schutzschicht derart ausgebildet, dass sie die Graphenschicht und die Pufferschichten bedeckt.
  5. Detektor für elektromagnetische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich bei dem Paar von Elektroden die Größe einer Fläche, an der jede der Elektroden über jede der Pufferschichten der Graphenschicht gegenüberliegt, zwischen dem Paar von Elektroden unterscheidet.
  6. Detektor für elektromagnetische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jede der Elektroden in dem Paar von Elektroden aus einem Material hergestellt ist, das sich von dem der anderen unterscheidet.
  7. Detektor für elektromagnetische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jede der Pufferschichten, die zwischen dem Paar von Elektroden und der Graphenschicht angeordnet sind, aus einem Material hergestellt ist, das sich von dem der anderen unterscheidet.
  8. Detektor für elektromagnetische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei entweder periodische Vertiefungen oder periodische Vorsprünge, die Oberflächenplasmon-Resonanzen hervorrufen, in bzw. auf den Oberflächen der Elektroden ausgebildet sind.
  9. Detektor für elektromagnetische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei entweder periodische Vertiefungen oder periodische Vorsprünge, die Oberflächenplasmon-Resonanzen hervorrufen, in bzw. auf einer Oberfläche der Graphenschicht ausgebildet sind.
  10. Detektor für elektromagnetische Wellen nach Anspruch 8 oder 9, wobei die periodischen Vertiefungen entweder periodische Löcher, die eindimensional oder zweidimensional angeordnet sind, oder eindimensionale Rillen aufweisen, die nebeneinander angeordnet sind.
  11. Detektor für elektromagnetische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Graphenschicht entweder eine Schichtstruktur aus mindestens zwei Graphenschichten, oder ein zweidimensionales Material, oder eine Schichtstruktur aus zweidimensionalen Materialien, oder eine Schichtstruktur aus Graphen und einem zweidimensionalen Material aufweist.
  12. Detektorarray für elektromagnetische Wellen, das Detektoren für elektromagnetische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist, die in einem Array angeordnet sind.
  13. Detektorarray für elektromagnetische Wellen, das Detektoren für elektromagnetische Wellen jeweils nach einem der Ansprüche 8 bis 11 aufweist, wobei die Detektoren für elektromagnetische Wellen sich voneinander unterscheiden und in einem Array angeordnet sind.
DE112016000504.0T 2015-01-28 2016-01-04 Detektor für elektromagnetische wellen und detektorarray für elektromagnetische wellen Active DE112016000504B4 (de)

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JP2015014183 2015-01-28
JP2015-014183 2015-01-28
PCT/JP2016/050026 WO2016121408A1 (ja) 2015-01-28 2016-01-04 電磁波検出器および電磁波検出器アレイ

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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170237918A1 (en) * 2016-02-12 2017-08-17 The Regents Of The University Of Michigan Light field imaging with transparent photodetectors
CN106711260A (zh) * 2017-02-28 2017-05-24 刘泉 一种石墨烯太阳能板及含有其的路灯
JP6887487B2 (ja) * 2017-03-10 2021-06-16 三菱電機株式会社 電磁波検出器、電磁波検出器アレイおよび電磁波検出方法
US11353360B2 (en) * 2017-03-22 2022-06-07 Mitsubishi Electric Corporation Electromagnetic wave detector, electromagnetic wave detector array, and electromagnetic wave detection method
US10620053B2 (en) * 2017-05-26 2020-04-14 The Boeing Company Thermal imaging system
JP6918591B2 (ja) * 2017-06-16 2021-08-11 株式会社豊田中央研究所 電磁波検出器およびその製造方法
KR101940422B1 (ko) * 2017-10-02 2019-01-21 재단법인대구경북과학기술원 마이크로파 검출소자 및 마이크로파 검출소자의 제조방법
KR101990050B1 (ko) * 2017-12-14 2019-09-30 재단법인 한국탄소융합기술원 전이금속 이유화 물질 광소자의 감도 조절 방법
US11022486B2 (en) * 2018-02-12 2021-06-01 National University Of Singapore MoS2 based photosensor for detecting both light wavelength and intensity
JP6991330B2 (ja) * 2018-06-26 2022-02-03 三菱電機株式会社 電磁波検出器および電磁波検出器アレイ
US11187653B2 (en) 2018-06-26 2021-11-30 Hangzhou Sanhua Research Institute Co., Ltd. Infrared sensor and infrared gas detector
WO2020003564A1 (ja) * 2018-06-28 2020-01-02 三菱電機株式会社 グラフェンを用いた電子デバイス、その製造方法及びそれを備えた電磁波検出器
CN109037372B (zh) * 2018-07-20 2019-12-24 大连民族大学 一种基于氧化钼微米带/p型Si的多波段光响应器件及其制备方法
US10818865B2 (en) * 2018-10-17 2020-10-27 Lakeside Photoelectronic Technology (Jiangsu) Co., Ltd. Multiple hole injection structure on oxidized aluminum and applications thereof in organic luminescent devices
JP7260736B2 (ja) 2018-11-08 2023-04-19 富士通株式会社 光検出素子、光センサ、及び光検出素子の製造方法
US10950638B2 (en) 2019-03-29 2021-03-16 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Tunable imaging systems and methods thereof
CN110783423A (zh) * 2019-09-09 2020-02-11 浙江大学 石墨烯/三氧化二铝/砷化镓太赫兹探测器及其制作方法
JPWO2021065884A1 (de) * 2019-09-30 2021-04-08
JP7338491B2 (ja) 2020-01-27 2023-09-05 富士通株式会社 光センサ装置
CN115100830B (zh) * 2022-07-01 2023-05-16 中国人民解放军国防科技大学 基于等离子体及光敏二极管的高功率微波探测告警平台
CN115453433B (zh) * 2022-11-09 2023-01-20 南方电网数字电网研究院有限公司 石墨烯非对称结构磁传感器及其参数确定方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8053782B2 (en) 2009-08-24 2011-11-08 International Business Machines Corporation Single and few-layer graphene based photodetecting devices
US20120227787A1 (en) * 2009-11-16 2012-09-13 Tomer Drori Graphene-based photovoltaic device
RU2565336C2 (ru) * 2010-05-05 2015-10-20 Нэйшнл Юниверсити оф Сингапур Легирование графена дырками
JP5454394B2 (ja) * 2010-07-09 2014-03-26 ソニー株式会社 光電変換素子及び固体撮像装置
JP5150690B2 (ja) * 2010-09-16 2013-02-20 株式会社東芝 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US9608101B2 (en) 2011-01-04 2017-03-28 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Semiconductor device
US8872159B2 (en) * 2011-09-29 2014-10-28 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Graphene on semiconductor detector
KR101539671B1 (ko) * 2011-11-21 2015-07-27 삼성전자주식회사 복합 투명 전극을 포함하는 그래핀 기반 포토 디텍터와 그 제조방법 및 포토 디텍터를 포함하는 장치
US8983251B2 (en) * 2011-12-09 2015-03-17 Rochester Institute Of Technology Electro-optical waveguide apparatuses and methods thereof
US8748957B2 (en) 2012-01-05 2014-06-10 Quantum Devices, Llc Coherent spin field effect transistor
US9685559B2 (en) * 2012-12-21 2017-06-20 The Regents Of The University Of California Vertically stacked heterostructures including graphene
KR101423925B1 (ko) * 2012-12-21 2014-07-28 광주과학기술원 그래핀 다치 로직 소자, 이의 동작방법 및 이의 제조방법
KR102113255B1 (ko) * 2013-02-22 2020-05-20 삼성전자주식회사 그래핀 적층 구조체의 제조방법, 및 그래핀 적층 구조체와 이를 구비하는 전기소자
US9680038B2 (en) * 2013-03-13 2017-06-13 The Regents Of The University Of Michigan Photodetectors based on double layer heterostructures
WO2014149004A1 (en) * 2013-03-22 2014-09-25 Nanyang Technological University Method of manufacturing a monolayer graphene photodetector and monolayer graphene photodetector
JP6128020B2 (ja) * 2013-04-10 2017-05-17 ソニー株式会社 電子デバイス及び固体撮像装置、並びに、電子デバイスにおける電極形成方法
JP6161554B2 (ja) * 2013-04-26 2017-07-12 三菱電機株式会社 電磁波検出器および電磁波検出器アレイ
US20160254398A1 (en) * 2013-11-05 2016-09-01 Nokia Techologies Oy An apparatus and a method for detecting photons

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