技术摘要：
本公开涉及一种基于石墨烯的柔性光探测装置及其制造方法。该方法包括制备单层石墨烯、制备柔性衬底上的第一金属电极和第二金属电极、制造n型石墨烯和p型石墨烯、制造透明栅极层的步骤。本公开实施例所提供的基于石墨烯的柔性光探测装置及其制造方法，制造装置的加工过  全部
背景技术：
光探测器是基于辐射引起被照射材料电导率发生改变一种功能强大的电子器件。 它的应用十分广泛，在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度 计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等。其可以分为：光电管、光 敏电阻、光电二极管、光电倍增管、光电池、四像限探测器、热电偶、热敏电阻、热释电探测器 等。其所利用原理的分为外光电效应与内光电效应。内光电效应又分为光电导效应与光生 伏特效应。外光电效应是指在光线的作用下物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象， 多发生于金属、金属氧化物等材料。内光电效应是指当光照射在物体上，使物体电阻率发生 变化或产生光生电动势的现象，多发生于半导体内。 基于半导体异质结型的光探测器，由p型半导体与n型半导体组成，以其对光吸收 的角度选择性、较宽波长范围的宽频吸收、可调控性等优势，是近年来研究热点。光探测器 的重要参数是检测度与灵敏度。目前，基于钙钛矿吸收率高、载流子自由程长、不容易复合、 寿命长的光探测器最受关注。然而，钙钛矿存在稳定性差、不耐溶剂的确定限制了其应用。 因此，相关技术中基于石墨烯的光探测器成为替代性选择。然而，由于石墨烯碳半导体0带 隙，没有光伏效应，一般需要与其他材料组装在一起，实现光探测功能。虽然大大提高了灵 敏度与检测度，但光探测器的加工复杂、效率低、成本高。且所制造的光探测器的硬度高，难 以适应现阶段柔性电子领域的使用需求。
技术实现要素：
有鉴于此，本公开提出了一种一种基于石墨烯的柔性光探测装置及其制造方法。 根据本公开的一方面，提供了一种基于石墨烯的柔性光探测装置的制造方法，用 于制造基于石墨烯的柔性光探测装置，所述方法包括： 按照预设形状对预先制备的金属层进行刻蚀，得到刻蚀后金属层，所述刻蚀后金 属层上具有固定部； 采用化学气相沉积的方式，在利用所述固定部被固定的所述刻蚀后金属层上生长 第一单层石墨烯； 在所述第一单层石墨烯上制备临时衬底层之后，去除所述刻蚀后金属层； 将带有所述临时衬底层的所述第一单层石墨烯转移至预先制备好的柔性衬底上 的第一金属电极上，并去除所述临时衬底层； 对所述第一单层石墨烯进行选择性掺杂，得到掺杂后石墨烯； 将预先制备好的未掺杂单层石墨烯放置于所述柔性衬底上的第二金属电极上，且 使得所述未掺杂单层石墨烯与所述掺杂后石墨烯之间存在接触区域； 4 CN 111584682 A 说　明　书 2/10 页 制备所述装置顶部的透明栅极层，所述透明栅极层的部分区域覆盖在所述未掺杂 单层石墨烯上与所述接触区域相对应的位置，得到柔性光探测装置。 在一种可能的实现方式中，采用化学气相沉积的方式在所述刻蚀后金属层上生长 第一单层石墨烯，包括： 利用所述固定部，将所述刻蚀后金属层固定放置于真空的石英管中之后，向所述 石英管加压至预设压力后，通入氢气并加热至第一温度，并保持所述第一温度持续第一时 长； 以第一流速继续向所述石英管中通入氢气，同时以第二流速通入甲烷气体，使得 所述刻蚀后金属层上生长出石墨烯； 保持所述氢气和所述甲烷气体的通入状态的时长达到第二时长后，停止通入所述 甲烷气体，得到生长有第一单层石墨烯的刻蚀后金属层。 在一种可能的实现方式中，对所述第一单层石墨烯进行选择性掺杂，得到掺杂后 石墨烯，包括： 将具有凸起的承载部件放置于所述第一单层石墨烯的待掺杂区域，所述承载部件 中仅所述凸起与所述第一单层石墨烯的待掺杂区域相接触，所述凸起上涂覆有待掺杂溶 液； 对所述承载部件施加压力，以使所述待掺杂溶液对所述第一单层石墨烯进行掺 杂，得到掺杂后石墨烯。 在一种可能的实现方式中，所述承载部件的形状包括金字塔形状， 在所述承载部件的形状为所述金字塔形状时，所述金字塔形状的顶部作为所述凸 起。 在一种可能的实现方式中，所述方法还包括： 在柔性衬底上制备电极金属层； 对所述电极金属层进行刻蚀，形成第一金属电极和第二金属电极，得到带有第一 金属电极和第二金属电极的柔性衬底， 其中，所述第一金属电极和所述第二金属电极之间存在间隔。 在一种可能的实现方式中，所述方法还包括： 在对所述第一单层石墨烯进行选择性掺杂之前，对所述第一单层石墨烯进行刻 蚀，使得刻蚀后的第一单层石墨烯的部分覆盖在所述第一金属电极上，刻蚀后的第一单层 石墨烯的另一部分悬空于所述间隔之间。 在一种可能的实现方式中，在所述第一单层石墨烯上制备临时衬底层之后，去除 所述刻蚀后金属层，包括： 利用仅与所述刻蚀后金属层发生反应的去除液体，去除所述刻蚀后金属层。 在一种可能的实现方式中，制备所述装置顶部的透明栅极层，包括： 在柔性衬底的四周放置液体围栏，形成承载槽； 向所述承载槽中加入离子凝胶液体中之后，按照预设图案形状对离子凝胶液体进 行曝光处理，使得所述离子凝胶液体中被曝光的位置发生形成透明栅极层所需的聚合反 应； 去除所述柔性衬底上未被曝光的离子凝胶液体，得到所述透明栅极层。 5 CN 111584682 A 说　明　书 3/10 页 在一种可能的实现方式中，所述方法还包括： 在所述第一金属电极和所述第二金属电极之间的间隔内进行绝缘物质填充。 据本公开的一方面，提供了一种基于石墨烯的柔性光探测装置，所述装置是通过 上述方法制造的，所述装置包括：柔性衬底、第一金属电极、第二金属电极、掺杂后石墨烯、 未掺杂单层石墨烯和透明栅极层， 所述第一金属电极和所述第二金属电极位于所述柔性衬底上，且所述第一金属电 极和所述第二金属电极之间存在间隔； 所述掺杂后石墨烯部分位于所述第一金属电极上、另一部分位于所述间隔之间； 所述未掺杂单层石墨烯位于所述第二金属电极上，且与所述掺杂后石墨烯之间存 在接触区域； 所述透明栅极层位于所述装置顶部，且所述透明栅极层的部分区域覆盖在所述未 掺杂单层石墨烯上与所述接触区域相对应的位置。 本公开实施例所提供的一种基于石墨烯的柔性光探测装置及其制造方法，制造装 置的加工过程简单。使用同一种半导体实现了装置的制造，使得装置的制造效率高、成本 低，且克服了相关技术中的界面问题、晶格不匹配问题。所制造的装置机械性能好，耐化学、 耐酸耐碱性好，提高了装置的耐久性、稳定性和可靠性，且具有柔性适用于柔性电子领域。 根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得 清楚。 附图说明 包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的 示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。 图1示出根据本公开一实施例的基于石墨烯的柔性光探测装置的制造方法的流程 图。 图2a、图2b、图2c示出根据本公开一实施例的基于石墨烯的柔性光探测装置的结 构示意图。 图3a示出了p型光探测装置在不同栅极电压下的输出曲线。 图3b示出了p型光探测装置在不同栅极电压下的转移曲线。 图4a示出了n型光探测装置在不同栅极电压下的输出曲线。 图4b示出了n型光探测装置在不同栅极电压下的转移曲线。 图5示出了光探测装置为同种半导体异质结的光探测器性能。