电磁波检测器以及具备该电磁波检测器的电磁波检测器阵列制造技术

电磁波检测器(1)具备：绝缘膜(22)，具有第1面和与第1面对置的第2面；包含第1二维原子层材料的第1层(40)，由于被入射的电磁波而进行光电变换，电位发生变化；以及包含第2二维原子层材料的第2层(30)，设置于第1面上，经由绝缘膜(22)被提供电位的变化，产生电量的变化。由此，检测入射的电磁波作为电量的变化，能够提供针对入射的电磁波的响应速度快的高灵敏度的电磁波检测器(1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电磁波检测器以及具备该电磁波检测器的电磁波检测器阵列
本专利技术涉及电磁波检测器以及具备该电磁波检测器的电磁波检测器阵列。
技术介绍
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，带隙为零或者极小的石墨烯受到关注。例如，提出了一种如下电磁波检测器：在半导体基板上设置有绝缘膜，在绝缘膜上形成有包括石墨烯层的沟道层，在石墨烯层的两端形成有源极及漏极电极(例如，参照专利文献1)。另外，提出了一种如下电磁波检测器：在半导体基板上隔着绝缘膜而设置石墨烯层，进而在石墨烯层与绝缘膜之间配备具有由电磁波产生的极化效应的强电介质层(例如，参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2013-502735号公报专利文献2：国际公开第2018/012076号
技术实现思路
然而，以往的包括单体的石墨烯层的电磁波检测器通过使用石墨烯，能够检测宽频带的电磁波的波段，但石墨烯的电磁波的光电变换效率非常低，低到几％，所以存在电磁波的检测灵敏度低这样的问题点。另外，使用了强电介质层的以往的电磁波检测器相比于以往的包括单体的石墨烯层的电磁波检测器，能够提高电磁波的检测灵敏度，但强电介质层针对电磁波的响应速度慢，所以存在不适于要求针对电磁波的快的检测速度的电磁波检测器这样的问题点。因而，本专利技术是为了解决这样的现有技术的问题点而完成的，其目的在于提供针对电磁波的响应速度快的高灵敏度的电磁波检测器以及具备该电磁波检测器的电磁波检测器阵列。r>为了达到以上的目的，本专利技术的电磁波检测器具备：第1绝缘膜，具有第1面和与第1面对置的第2面；包含第1二维原子层材料的第1层，由于被入射的电磁波而进行光电变换，电位发生变化；以及包含第2二维原子层材料的第2层，设置于第1面上，经由第1绝缘膜被提供电位的变化而产生电量的变化。如上那样构成的本专利技术的电磁波检测器以及具备该电磁波检测器的电磁波检测器阵列检测入射的电磁波作为电量的变化，能够提供针对入射的电磁波的响应速度快的高灵敏度的电磁波检测器以及具备该电磁波检测器的电磁波检测器阵列。附图说明图1是示出作为本专利技术的实施方式1的电磁波检测器的结构的俯视图。图2是示出作为本专利技术的实施方式1的电磁波检测器的结构的剖视图。图3是用于说明作为本专利技术的实施方式1的电磁波检测器的动作原理的图。图4是示出作为本专利技术的实施方式1的电磁波检测器的制造工序的流程图。图5是示出作为本专利技术的实施方式2的电磁波检测器的结构的俯视图。图6是示出作为本专利技术的实施方式2的电磁波检测器的结构的剖视图。图7是示出作为本专利技术的实施方式2的电磁波检测器的制造工序的流程图。图8是示出作为本专利技术的实施方式3的电磁波检测器的结构的剖视图。图9是用于说明作为本专利技术的实施方式3的电磁波检测器的动作原理的图。图10是示出作为本专利技术的实施方式4的电磁波检测器的结构的俯视图。图11是示出作为本专利技术的实施方式4的电磁波检测器的结构的剖视图。图12是示出作为本专利技术的实施方式5的电磁波检测器的结构的剖视图。图13是示出作为本专利技术的实施方式6的电磁波检测器的结构的剖视图。图14是示出作为本专利技术的实施方式7的电磁波检测器的结构的剖视图。图15是示出作为本专利技术的实施方式8的电磁波检测器的结构的俯视图。图16是示出作为本专利技术的实施方式8的电磁波检测器的结构的剖视图。图17是示出作为本专利技术的实施方式8的电磁波检测器的其它结构的俯视图。图18是示出作为本专利技术的实施方式9的电磁波检测器的结构的俯视图。图19是示出作为本专利技术的实施方式9的电磁波检测器的结构的剖视图。图20是示出作为本专利技术的实施方式10的电磁波检测器阵列的结构的俯视图。图21是示出作为本专利技术的实施方式11的电磁波检测器阵列的结构的俯视图。(附图标记说明)20、22、24：绝缘膜；30、32、40、42、44、46、48：石墨烯层；50、56、58：漏极电极；52、54、59：源极电极；60、62、64、66、68、69：电极。具体实施方式首先，参照附图，说明本专利技术的电磁波检测器的结构。此外，图是示意性的，概念性地说明功能或者构造。另外，本专利技术并不被以下所示的实施方式限定。除了特殊记载的情况之外，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，附加有相同的附图标记的结构相同或者与其相当，这在说明书的全文中是共同的。在本专利技术的实施方式中，使用可见光或者红外光来说明电磁波检测器，但在本专利技术中除了它们之外，例如作为X线、紫外光、近红外光、太赫兹(THz)波、微波等电波区域的检测器也是有效的。此外，在本专利技术的实施方式中，将这些光以及电波总称为电磁波。另外，在本专利技术的实施方式中，作为电磁波检测器，使用具有作为二维原子层材料之一的石墨烯的石墨烯层来进行说明，但本专利技术例如还能够应用于具有包含石墨烯纳米带、MoS2、WS2、WSe2等过渡金属硫族化合物、黑磷(BlackPhosphorus)、硅烯、锗烯等二维原子层材料的层的电磁波检测器。另外，在本专利技术的实施方式中，作为电磁波检测器，使用具有源极和漏极这两个电极的构造和还具有作为背栅的背面电极的构造来进行说明，但本专利技术还能够应用于具备4端子电极构造或者顶部栅极构造等其它电极构造的电磁波检测器。另外，关于作为金属表面与光的相互作用的表面等离子共振现象等等离子共振现象、施加到可见光区段或近红外光区段以外的金属表面的共振这样的意思下的被称为伪表面等离子共振的现象、或者利用波长以下的尺寸的构造来操作特定的波长这样的意思下的被称为超材料或者等离子超材料的现象，不特别通过名称将它们区分，从现象所造成的效果这方面采用等同的处置。在此，将这些共振称为表面等离子共振、等离子共振，或者简称为共振。实施方式1.图1是示出作为本实施方式的电磁波检测器的结构的俯视图。图2是示出作为本实施方式的电磁波检测器的结构的剖视图，是从图1的截断线A－A观察时的剖视图。使用图1和图2，说明作为本实施方式的电磁波检测器1的结构。作为本实施方式的电磁波检测器1具备基板10、设置于基板10上的绝缘膜20、设置于绝缘膜20上的石墨烯层30、设置于石墨烯层30上的绝缘膜22、以及设置于绝缘膜22上的石墨烯层40。另外，电磁波检测器1具备与石墨烯层30的一端电连接的漏极电极50、以及与石墨烯层30的另一端电连接的源极电极52，漏极电极50以及源极电极52在绝缘膜20上以被石墨烯层30覆盖一部分的方式设置。漏极电极50为了对石墨烯层30施加电压Vd而电连接于电源电路，源极电极52接地。另外，与漏极电极50连接的电源电路与用于检测漏极电极50与源极电极52间的石墨烯层30的电流Id的电流计连接。另外，电磁波检测器1具备与石墨烯层40的一端电连接的电极60和与石墨烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁波检测器，其特征在于，具备：/n第1绝缘膜(22、24)，具有第1面和与所述第1面对置的第2面；/n包含第1二维原子层材料的第1层(40、42)，由于被入射的电磁波而进行光电变换，电位发生变化；以及/n包含第2二维原子层材料的第2层(30、32)，设置于所述第1面上，经由所述第1绝缘膜(22、24)被提供所述电位的变化，产生电量的变化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180306 JP 2018-0395741.一种电磁波检测器，其特征在于，具备：
第1绝缘膜(22、24)，具有第1面和与所述第1面对置的第2面；
包含第1二维原子层材料的第1层(40、42)，由于被入射的电磁波而进行光电变换，电位发生变化；以及
包含第2二维原子层材料的第2层(30、32)，设置于所述第1面上，经由所述第1绝缘膜(22、24)被提供所述电位的变化，产生电量的变化。


2.根据权利要求1所述的电磁波检测器，其特征在于，具备：
基板(10)；以及
第2绝缘膜(20)，设置于所述基板(10)上，在与设置有所述基板(10)的面相反的面与第2层(30)相接，
第1层(40)以与第1绝缘膜(22)的第2面相接的方式设置。


3.根据权利要求1所述的电磁波检测器，其特征在于，具备：
基板(10)；以及
第2绝缘膜(20)，设置于所述基板(10)上，在与设置有所述基板(10)的面相反的面与第1层(34)相接，
所述第1层(34)以与第1绝缘膜(22)的第2面相接的方式设置，所述第1层(34)的一部分贯通所述第2绝缘膜(20)而与所述基板(10)相接。


4.根据权利要求1所述的电磁波检测器，其特征在于，具备：
基板(10)；
第2绝缘膜(20)，设置于所述基板(10)上；以及
第1电极(64)，设置于所述第2绝缘膜(20)的与设置有所述基板(10)的面相反的面，以与第1绝缘膜(24)的第2面相接的方式设置，
第1层(42)设置于所述第2绝缘膜(20)的与设置有所述基板(10)的面相反的面，与所述第1电极(64)电连接，从所述第1电极(64)经由所述第1绝缘膜(24)对所述第2层(32)提供电位的变化。


5.根据权利要求4所述的电磁波检测器，其特征在于，
第1层(49)的一部分贯通第2绝缘膜(20)而与基板(10)相接。


6.根据权利要求2所述的电磁波检测器，其特征在于，具备：
第2电极(50)，与第2层(30)的一端电连接；以及
第3电极(52)，与第2层(30)的另一端电连接，
第1层(44)设置于所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：小川新平，岛谷政彰，福岛昌一郎，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP