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一种自驱动光电探测器及其光通信系统


技术摘要:
本发明提供了一种光电探测器,包括硅衬底、石墨烯、第一电极和第二电极,石墨烯设置在硅衬底的表面,第一电极和第二电极被蒸镀在石墨烯的表面,第一电极和第二电极之间形成沟道结构。本发明还公开了一种光电探测器的制备方法以及一种光通信系统,本发明提高了光电探测  全部
背景技术:
光电探测器是将光信号转换成电信号的装置,是光通信系统的重要组成部分,光 电探测器用途广泛,涵盖军事和国民经济的各个领域,半导体光电探测器在光纤通信、红外 遥感、测量和诊断仪器等领域广泛运用。常规的半导体光电探测器存在响应度低、响应时间 慢以及灵敏度低等问题。例如,石墨烯具有优异的光电性能的同时,其缺陷也非常明显,其 零带隙特性使得器件的暗电流非常大,同时石墨烯的光吸收很低,载流子寿命短,使得石墨 烯光电探测器的响应率很低,较大的暗电流和较低的响应率限制了其实际应用,因此兼顾 光电探测器的响应度、响应率和降低器件的暗电流成为了主要的研究方向。 硅是一种常见的窄带隙半导体,其带隙约为1.12电子伏特,适合用于制备光电探 测器,在提高器件响应率和响应速度的研究当中,材料为石墨烯和硅的光电探测器的研究 最为广泛且取得了较好的进展,但是光响应速度、光响应率和器件暗电流这三者之间的兼 顾依然有所欠缺,限制了光电探测器的实际应用,降低光通信系统中信息传递的稳定性和 准确度,导致不稳定的信息传输过程。
技术实现要素:
为了解决上述问题,本发明的第一目的在于,提供了一种光电探测器,能够提高光 电探测器中的光响应率和光响应度,使得光电探测器具有良好的性能,使其能够广泛应用。 为实现上述目的,本发明按照以下技术方案予以实现: 一种光电探测器,包括硅衬底、石墨烯、第一电极和第二电极;所述石墨烯设置在 所述硅衬底的表面,所述第一电极和所述第二电极被蒸镀在所述石墨烯的表面,所述第一 电极和所述第二电极之间形成沟道结构。 进一步的,所述硅衬底为N型硅片或P型硅片。 进一步的,所述石墨烯为单层或多层。 进一步的,所述石墨烯的表面设置有聚甲基丙烯酸甲酯。 进一步的,所述第一电极的材质为金或银;所述第二电极的材质为金或银。 进一步的,所述第一电极和所述第二电极的形状非对称,和/或,所述第一电极和 所述第二电极的材料不同。 进一步的,所述第一电极的厚度和所述第二电极的厚度均在100-300nm之间。 进一步的,所述蒸镀的方法包括离子溅射或磁控溅射。 本发明的第二目的在于,提供一种光电探测器的制备方法,能够提高光电探测器 中的光响应率和光响应度,降低暗电流,具有良好的实际应用。 为实现上述目的,本发明按照以下技术方案予以实现: 3 CN 111599889 A 说 明 书 2/6 页 一种光电探测器的制备方法,包括以下步骤: S1、石墨烯放置在硅衬底的表面; S2、将第一电极和第二电极蒸镀在所述石墨烯的表面,所述第一电极和所述第二 电极形成沟道结构。 进一步的,所述硅衬底为N型硅片或P型硅片。 进一步的,所述石墨烯为单层或多层。 进一步的,所述石墨烯的表面设置有聚甲基丙烯酸甲酯。 进一步的,所述第一电极的材质为金或银;所述第二电极的材质为金或银。 进一步的,所述第一电极和所述第二电极的形状非对称,和/或,所述第一电极和 所述第二电极的材料不同。 进一步的,所述第一电极的厚度和所述第二电极的厚度均在100-300nm之间。 进一步的,所述蒸镀的方法包括离子溅射或磁控溅射。 本发明的第三目的在于,提供一种光通信系统,能够提高光通信系统中信息传递 的稳定性和准确度,提供一个稳定的信息传输过程。 为实现上述目的,本发明按照以下技术方案予以实现: 一种光通信系统,包括信号发送端和信号接收端; 所述信号接收端包括上述描述的光电探测器,或,使用上述制备方法中制备的光 电探测器,所述光电探测器将所述信号发送端发出的光信号转换成电信号。 与现有技术相比,本发明的有益技术效果如下: 本发明提供了一种光电探测器,包括硅衬底、石墨烯、第一电极和第二电极,所述 石墨烯设置在所述硅衬底的表面,所述第一电极和所述第二电极被蒸镀在所述石墨烯的表 面,所述第一电极和所述第二电极之间形成沟道结构,提高了光电探测器中的光响应率和 光响应度,使得光电探测器具有良好的性能,在无外加偏压的情况下,光照后即可得到较高 的光电流或光电压。 本发明提供了一种光电探测器的制备方法,石墨烯放置在硅衬底的表面,第一电 极和第二电极被蒸镀在所述石墨烯的表面,所述第一电极和所述第二电极形成沟道结构, 提高了光电探测器中的光响应率和光响应度,降低了暗电流,同时制备工艺简单,制备周期 短且重复性高,具有良好的实际应用。 本发明提供了一种光通信系统,包括信号发送端和信号接收端;所述信号接收端 包括上述描述的光电探测器,或,使用上述制备方法中制备的光电探测器,所述光电探测器 将所述信号发送端发出的光信号转换成电信号,能够提高光通信系统中信息传递的稳定性 和准确度,提供一个稳定的信息传输过程,稳定传输音频和文本信息。 附图说明 图1是本发明实施例1中所述的光电探测器的结构示意图。 图2是本发明实施例1中所述的光电探测器的光电流测试。 图3是本发明实施例1中所述的光电探测器在1.5MHz的脉冲光下的光响应测试。 图4是本发明实施例1中所述的光电探测器的上升时间测试和下降时间测试。 图5是本发明实施例2中所述的光电探测器的制备方法的步骤示意图。 4 CN 111599889 A 说 明 书 3/6 页 图6是本发明实施例3中所述的光通信系统。 图7是本发明实施例3中所述的光通信系统的文本信号传输过程。
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