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CN111584659B - 红外探测器及其制备方法 - Google Patents

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CN111584659B CN202010358791.0A CN202010358791A CN111584659B CN 111584659 B CN111584659 B CN 111584659B CN 202010358791 A CN202010358791 A CN 202010358791A CN 111584659 B CN111584659 B CN 111584659B
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Abstract

本发明公开了一种红外探测器及其制备方法，其中，红外探测器包括：金属电极，以及自下而上依次设置的衬底、砷化镓基层和石墨烯层；衬底上设置有与砷化镓基层相平行的长条阵列式凹槽，砷化镓基层设置于长条阵列式凹槽上，砷化镓基层表面具有砷化铟量子点，金属电极设置在所述砷化镓基层两端。本发明中，通过在砷化镓基层表面设置砷化铟量子点，同时能够使得砷化镓基层相对该长条阵列式凹槽进行横向生长，从而可提高砷化镓基层的光响应能力，缩短红外探测器的响应时间，通过石墨烯层、砷化镓基层以及金属电极之间的配合，能够提高对于光生载流子的提取效率，提升红外探测器的灵敏度。

Description

红外探测器及其制备方法
技术领域
本发明涉及红外光电探测技术领域，特别涉及一种红外探测器及其制备方法、交流固态继电器。
背景技术
交流固态继电器(solid state releys，SSR)是一种无触点通断电子开关，它利用电子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的开关特性，可达到无触点、无火花地接通和断开电路的控制效果，属于四端有源器件，其中两个端子为输入控制端，另外两端为输出受控端。交流固态继电器的优点包括开关速率快、工作频率高、使用寿命长、杂讯低以及工作可靠等，目前交流固态继电器正逐步替代常规的电磁式继电器，在许多领域的电控及计算机控制方面得到了日益广泛的应用，比如工业过程控制、电力控制、高铁控制、飞机控制、船舶控制以及涡轮增压发动机控制等。
现有的交流固态继电器的输出受控端一般集成有光敏器件和若干场效应管，其中光敏器件的响应时间过长且检测灵敏度不高，主要体现在针对弱光的探测能力较弱，难以满足目前控制领域的光电探测需求。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种红外探测器及其制备方法、交流固态继电器，相比于传统技术，能够缩短响应时间，提高对弱光的探测能力，提升灵敏度。
第一方面，本发明的实施例提供了一种红外探测器，包括：金属电极，以及自下而上依次设置的衬底、砷化镓基层和石墨烯层；所述衬底上设置有与所述砷化镓基层相平行的长条阵列式凹槽，所述砷化镓基层设置于所述长条阵列式凹槽上，所述砷化镓基层表面具有砷化铟量子点，所述金属电极设置在所述砷化镓基层两端。
本发明实施例的红外探测器，通过在衬底上设置长条阵列式凹槽，以便于基于该长条阵列式凹槽来设置与其平行的砷化镓基层，即能够使得砷化镓基层相对该长条阵列式凹槽进行横向生长，从而可提高砷化镓基层的光响应能力，以便于更准确地捕捉弱光进行探测，同时由于光响应能力的增强，响应速率即会加快，因此能够缩短红外探测器的响应时间，并且通过在砷化镓基层表面设置砷化铟量子点，可进一步提高砷化镓基层的光响应能力；通过石墨烯层与砷化镓基层能够配合构建异质结，从而能够加速光生载流子的分离，提高载流子的运输效率，此外，由于石墨烯与金属电极之间的倾向便于形成良好的小电阻欧姆接触，因此能够提高对于光生载流子的提取效率，通过上述两方面的配合作用，因此能够大大提升红外探测器的灵敏度。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述砷化镓基层为砷镓铟阵列层。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述长条阵列式凹槽为二氧化硅薄膜。
第二方面，本发明的实施例提供了一种交流固态继电器，包括如上述第一方面任意一项实施例所述的红外探测器。
本发明实施例的交流固态继电器，包括有红外探测器，相比于传统技术，该红外探测器能够缩短响应时间，提高对弱光的探测能力，提升灵敏度，因此，集成有该红外探测器的交流固态继电器能够更加适应目前控制领域的光电探测需求，具有良好的应用前景。
第三方面，本发明的实施例提供了一种制备如第一方面任意一项实施例所述的红外探测器的方法，该方法包括：
于所述衬底上刻蚀所述长条阵列式凹槽；
沿所述长条阵列式凹槽的方向，于所述长条阵列式凹槽上生长表面具有所述砷化铟量子点的所述砷化镓基层；
于所述砷化镓基层上方沉积所述石墨烯层；
于所述砷化镓基层两端蒸镀所述金属电极。
本发明实施例的制备方法，通过制备长条阵列式凹槽并在长条阵列式凹槽上横向生长砷化镓基层，能够获得具有较强光响应能力的砷化镓基层，并且在砷化镓基层上生长砷化铟量子点，能够进一步提高砷化镓基层的光响应能力，并且，采用沉积的方式能够使石墨烯层稳定地设置在砷化镓基层上方，从而基于石墨烯层与砷化镓基层所配合构建下的异质结，能够加速光生载流子的分离，提高载流子的运输效率，此外，通过蒸镀方式提高金属电极与砷化镓基层、石墨烯层之间的键合，从而提升金属电极性能，使得石墨烯与金属电极之间倾向形成良好的小电阻欧姆接触，因此能够提高对于光生载流子的提取效率，从而可制备得到光响应能力强、弱光探测能力强、灵敏度高的红外探测器。
可选地，在本发明的一个实施例中，于所述衬底上刻蚀所述长条阵列式凹槽，包括以下步骤：
基于长条阵列式掩膜板和所述衬底溅射靶材，获得具有长条阵列式薄膜的样品衬底；
刻蚀所述样品衬底，获得具有所述长条阵列式凹槽的图形化衬底。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述沿所述长条阵列式凹槽的方向，于所述长条阵列式凹槽上生长表面具有所述砷化铟量子点的所述砷化镓基层，包括以下步骤：
沿所述长条阵列式凹槽的方向，于所述长条阵列式凹槽两侧生长所述砷化镓基层；
在所述砷化镓基层上生长所述砷化铟量子点。
可选地，在本发明的一个实施例中，于所述砷化镓基层上方沉积所述石墨烯层，包括以下步骤：
于电解液中沉积所述石墨烯；
将所述石墨烯吸附在所述砷化镓基层表面上；
烘干所述砷化镓基层表面；
对所述砷化镓基层表面进行第一次合金化处理，获得第一样品。
可选地，在本发明的一个实施例中，于所述砷化镓基层两端蒸镀所述金属电极，包括以下步骤：
基于掩膜板在所述第一样品两端蒸镀所述金属电极；
对所述第一样品进行第二次合金化处理。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述靶材为二氧化硅。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例提供的红外探测器的示意图；
图2是本发明一个实施例提供的交流固态继电器的示意图；
图3是本发明一个实施例提供的红外探测器制备方法的流程图；
图4是本发明另一个实施例提供的红外探测器制备方法的流程图；
图5是本发明另一个实施例提供的红外探测器制备方法的流程图；
图6是本发明另一个实施例提供的红外探测器制备方法的流程图；
图7是本发明另一个实施例提供的红外探测器制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，虽然在器件示意图中进行了结构划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于器件中的结构划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
同时，为了简化说明方式，使说明内容更加清楚直观，下文中相关的部分均采用化学式直接说明。
本发明实施例的红外探测器及其制备方法、交流固态继电器，通过在衬底上设置长条阵列式凹槽，以便于基于该长条阵列式凹槽来设置与其平行的GaAs基层，即能够使得GaAs基层相对该长条阵列式凹槽进行横向生长，从而可提高GaAs基层的光响应能力，以便于更准确地捕捉弱光进行探测，同时由于光响应能力的增强，响应速率即会加快，因此能够缩短红外探测器的响应时间，并且通过在GaAs基层表面设置InAs量子点，可进一步提高GaAs基层的光响应能力；通过石墨烯层与GaAs基层能够配合构建异质结，从而能够加速光生载流子的分离，提高载流子的运输效率，此外，由于石墨烯与金属电极之间的倾向便于形成良好的小电阻欧姆接触，因此能够提高对于光生载流子的提取效率，通过上述两方面的配合作用，因此能够大大提升红外探测器的灵敏度。
下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
参照图1，图1是本发明一个实施例提供的一种红外探测器600的示意图。
如图1所示，该红外探测器600包括：
金属电极100，以及自下而上依次设置的衬底200、GaAs基层300和石墨烯层400；衬底200上设置有与GaAs基层300相平行的长条阵列式凹槽210，GaA s基层300设置于长条阵列式凹槽210上，GaAs基层300表面具有InAs量子点，金属电极100设置在GaAs基层300两端。
在一实施例中，基于长条阵列式凹槽210来设置与其平行的GaAs基层300，即能够使得GaAs基层300相对该长条阵列式凹槽210进行横向生长，相比于传统技术中GaAs基层300的竖向生长方式，即相比于传统技术中的GaAs基层300沿长条阵列式凹槽210垂直方向生长的方式，本发明实施例的GaAs基层300能够基于长条阵列式凹槽210进行更稳定的外延阵列生长，从而能够提高衬底200的光学性能，使得红外探测器600的光响应能力得到提升。
在一实施例中，GaAs基层300为InGaAs阵列层，InGaAs阵列层具有良好的光感性能，具有较强的光响应能力，能够提升红外探测器600的光响应速率，其中，InGaAs阵列层可以是InGaAs微米线阵列层，还可以是InGaAs纳米线阵列层，即本发明实施例的红外探测器600可以基于微米或纳米层级进行设计，能够具有微米或纳米层级的响应速率。
在一实施例中，衬底200可以为1至30欧姆下的Si、SiC、AlN以及GaN中的一种，其厚度可以为100微米/纳米。
在一实施例中，长条阵列式凹槽210可以设置为倒梯形形状，还可以设置为侧梯形形状或者正梯形形状，还可以设置为与梯形形状所类似的不限制方向的规则图形形状，在本实施例中未对其进行限制。
在一实施例中，长条阵列式凹槽210可以为SiO2薄膜，还可以为其余具有半导体性能的类似薄膜，在本实施例中不对其限制，其中，SiO2薄膜具有良好的硬度、光学性以及介电性,并且耐磨耐蚀，此外，由于其具有优越的电绝缘性，因此在工艺上的加工可行性强，在本领域中使用较为广泛，为了避免冗余，在此不再对其描述。
在一实施例中，InAs量子点可以以任意位置设置于GaAs基层300上，比如，其可以均匀排列地设置于GaAs基层300上，也可以错位设置于GaAs基层300上，在本实施例中未对其进行限制。
参照图2，图2是本发明一个实施例提供的一种交流固态继电器500的示意图。
如图2所示，该交流固态继电器500包括：如上述第一方面任意一项实施例的红外探测器600。
该交流固态继电器500可以包括：金属电极100，以及自下而上依次设置的衬底200、GaAs基层300和石墨烯层400；衬底200上设置有与GaAs基层300相平行的长条阵列式凹槽210，GaAs基层300设置于长条阵列式凹槽210上，GaAs基层300表面具有InAs量子点，金属电极100设置在GaAs基层300两端。
在本实施例中，红外探测器600通过在衬底200上设置长条阵列式凹槽210，以便于基于该长条阵列式凹槽210来设置与其平行的GaAs基层300，即能够使得GaAs基层300相对该长条阵列式凹槽210进行横向生长，从而可提高GaAs基层300的光响应能力，以便于更准确地捕捉弱光进行探测，同时由于光响应能力的增强，响应速率即会加快，因此能够缩短红外探测器600的响应时间，并且通过在GaAs基层300表面设置InAs量子点，可进一步提高GaAs基层300的光响应能力；通过石墨烯层400与GaAs基层300能够配合构建异质结，从而能够加速光生载流子的分离，提高载流子的运输效率，此外，由于石墨烯与金属电极100之间的倾向便于形成良好的小电阻欧姆接触，因此能够提高对于光生载流子的提取效率，通过上述两方面的配合作用，因此能够大大提升红外探测器600的灵敏度。因此，集成有该红外探测器600的交流固态继电器500能够更加适应目前控制领域的光电探测需求，具有良好的应用前景。
参照图3，图3是本发明一个实施例提供的制备如上述任意一项实施例的红外探测器600的方法的流程图。
如图3所示，该方法包括：
S100、于衬底200上刻蚀长条阵列式凹槽210；
S200、沿长条阵列式凹槽210的方向，于长条阵列式凹槽210上生长表面具有InAs量子点的GaAs基层300；
S300、于GaAs基层300上方沉积石墨烯层400；
S400、于GaAs基层300两端蒸镀金属电极100。
在本实施例中，通过制备长条阵列式凹槽210并在长条阵列式凹槽210上横向生长GaAs基层300，能够获得具有较强光响应能力的GaAs基层300，并且在GaAs基层300上生长InAs量子点，能够进一步提高GaAs基层300的光响应能力，并且，采用沉积的方式能够使石墨烯层400稳定地设置在GaAs基层300上方，从而基于石墨烯层400与GaAs基层300所配合构建下的异质结，能够加速光生载流子的分离，提高载流子的运输效率，此外，通过蒸镀方式提高金属电极100与GaAs基层300、石墨烯层400之间的键合，从而提升金属电极100性能，使得石墨烯与金属电极100之间倾向形成良好的小电阻欧姆接触，因此能够提高对于光生载流子的提取效率，从而可制备得到光响应能力强、弱光探测能力强、灵敏度高的红外探测器600。
在一实施例中，衬底200可以为1至30欧姆下的Si、SiC、AlN以及GaN中的一种，其厚度可以为100微米或纳米。
在一实施例中，长条阵列式凹槽210可以设置为倒梯形形状，还可以设置为侧梯形形状或者正梯形形状，还可以设置为与梯形形状所类似的不限制方向的规则图形形状，在本实施例中未对其进行限制。
在一实施例中，InAs量子点可以以任意位置设置于GaAs基层300上，比如，其可以均匀排列地设置于GaAs基层300上，也可以错位设置于GaAs基层300上，在本实施例中未对其进行限制。
参照图4，图4是本发明另一个实施例提供的制备方法的流程图。
如图4所示，其中步骤S100包括：
S110、基于长条阵列式掩膜板和衬底200溅射靶材，获得具有长条阵列式薄膜的样品衬底；
S120、刻蚀样品衬底，获得具有长条阵列式凹槽210的图形化衬底。
在本实施例中，长条阵列式掩膜板能够方便衬底200在溅射、刻蚀时进行精确定位，以便于获得图形化衬底，其中，掩膜板设置为长条阵列式可匹配对应长条阵列式薄膜和长条阵列式凹槽210，并且，通过溅射靶材能够获取该靶材填充下的长条阵列式薄膜，进而可通过刻蚀来将长条阵列式薄膜进行蚀化，以使转化为长条阵列式凹槽210，从而可方便获取到具有长条阵列式凹槽210的图形化衬底。
为了方便说明上一实施例的内容，以下给出该实施例的一种具体流程，其中各参数仅为在一种优选情况下而给出的，不具有唯一限制。
首先，将清洗干净的衬底200和长条阵列式掩膜板放入磁控溅射设备中，将真空抽到1×10-5Pa以上，在200至500℃条件下通入0.1-5Pa的氩气，采用80至150W的功率溅射SiO2靶材，从而可在衬底200上制备出厚度为30至150纳米的长条阵列式SiO2薄膜，其宽度为5至20微米，相邻的长条阵列式SiO2薄膜之间的间距为1-10微米。
然后，将上述制备好的样品放入腐蚀溶液中进行刻蚀，或者利用激光对其进行刻蚀，刻蚀深度为0.5至7微米，从而获得具有长条阵列式凹槽210的图形化衬底。
其中，一种优选的控制参数为：将真空抽到1×10-5Pa以上，在300℃条件下通入0.13Pa的氩气，采用80W的功率溅射SiO2靶材，从而可在衬底200上制备出厚度为30纳米的长条阵列式SiO2薄膜，其宽度为5微米，相邻的长条阵列式SiO2薄膜之间的间距为5微米。
另一种优选的控制参数为：将真空抽到1×10-5Pa以上，在500℃条件下通入5Pa的氩气，采用150W的功率溅射SiO2靶材，从而可在衬底200上制备出厚度为30纳米的长条阵列式SiO2薄膜，其宽度为5微米，相邻的长条阵列式SiO2薄膜之间的间距为2微米。
参照图5，图5是本发明另一个实施例提供的制备方法的流程图。
如图5所示，其中步骤S200包括：
S210、沿长条阵列式凹槽210的方向，于长条阵列式凹槽210两侧生长GaAs基层300；
S220、在GaAs基层300上生长InAs量子点。
在本实施例中，能够使得GaAs基层300相对该长条阵列式凹槽210进行横向生长，相比于传统技术中GaAs基层300的竖向生长方式，即相比于传统技术中的GaAs基层300沿长条阵列式凹槽210垂直方向生长的方式，本发明实施例的GaAs基层300能够基于长条阵列式凹槽210进行更稳定的外延阵列生长，从而能够提高衬底200的光学性能，使得红外探测器600的光响应能力得到提升。
为了方便说明上一实施例的内容，以下给出该实施例的一种具体流程，其中各参数仅为优选情况下而给出的，不具有唯一限制。
一种具体流程为：
首先，使用等离子体增强化学的气相沉积设备(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition，PECVD)在图形化基板上进行过选择性生长，沿长条阵列式凹槽210的方向，于长条阵列式凹槽210两侧生长GaAs基层300；
其中，生长InGaAs微米/纳米线阵列层的温度为800℃，以三甲基钾和三甲基铟为镓源和铟源，砷烷为砷源，通入反应室的V族源和Ⅲ族源的摩尔比(V/III)为65，InGaAs微米/纳米线阵列层的尺寸设置为1微米；
当InGaAs微米/纳米线阵列层生长结束之后，关闭生长源，等待温度降低至500℃，再生长InAs量子点，其中，以三甲基铟为铟源，砷烷为砷源，通入反应室的V族源和Ⅲ族源的摩尔比(V/III)为30，设置InAs量子点的尺寸为2至5纳米。
另一种具体流程为：
首先，使用等离子体增强化学的气相沉积设备(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition，PECVD)在图形化基板上进行过选择性生长，沿长条阵列式凹槽210的方向，于长条阵列式凹槽210两侧生长GaAs基层300；
其中，生长InGaAs微米/纳米线阵列层的温度为900℃，以三甲基钾和三甲基铟为镓源和铟源，砷烷为砷源，通入反应室的V族源和Ⅲ族源的摩尔比(V/III)为40，InGaAs微米/纳米线阵列层的尺寸设置为0.5微米；
当InGaAs微米/纳米线阵列层生长结束之后，关闭生长源，等待温度降低至700℃，再生长InAs量子点，其中，以三甲基铟为铟源，砷烷为砷源，通入反应室的V族源和Ⅲ族源的摩尔比(V/III)为30，设置InAs量子点的尺寸为4至8纳米。
参照图6，图6是本发明另一个实施例提供的制备方法的流程图。
如图6所示，其中步骤S300包括：
S310、于电解液中沉积石墨烯；
S320、将石墨烯吸附在GaAs基层300表面上；
S330、烘干GaAs基层300表面；
S340、对GaAs基层300表面进行第一次合金化处理，获得第一样品。
在本实施例中，通过沉积能够获得较为完整的石墨烯，并且将其吸附在GaAs基层300表面，能够使得两者间构建稳定的异质结(即各种形式或条件下的PN结)，从而可减小内部暗电流流通，以达到加速光生载流子的分离，提高载流子的运输效率的目的；并且，通过烘干步骤能够防止GaAs基层300表面受到腐蚀，提高其耐用性，同时，通过合金化处理能够提高InGaAs阵列层与石墨烯层400之间的键合，从而可加强两者的设置稳定性。
为了方便说明上一实施例的内容，以下给出该实施例的两种具体流程，其中各参数仅为优选情况下而给出的，不具有唯一限制。
一种具体流程为：
通过使用电化学工作站，在1V的电压下使电解液中的石墨烯均匀吸附在制备好的InGaAs纳米线阵列层上；然后，在氮气保护之下，以100℃下烘烤InGaAs纳米线阵列层30min，以除去溶液中的水分；接着，在300℃下进行合金化处理，使石墨烯和InGaAs纳米线阵列层形成良好的键合。
另一种具体流程为：
通过使用电化学工作站，在10V的电压下使电解液中的石墨烯均匀吸附在制备好的InGaAs纳米线阵列层上；然后，在氮气保护之下，以150℃下烘烤InGaAs纳米线阵列层10min，以除去溶液中的水分；接着，在500℃下进行合金化处理，使石墨烯和InGaAs纳米线阵列层形成良好的键合。
参照图7，图7是本发明另一个实施例提供的制备方法的流程图。
如图7所示，其中步骤S400包括：
S410、基于掩膜板在第一样品两端蒸镀金属电极100；
S420、对第一样品进行第二次合金化处理。
在本实施例中，掩膜板作为蒸镀基板，作为保护介质，通过蒸镀方式能够稳定安装设置金属电极100，通过合金化的处理能够提高金属电极100与GaAs基层300、石墨烯层400之间的键合，使得石墨烯与金属电极100之间倾向形成良好的小电阻欧姆接触，因此能够提高对于光生载流子的提取效率。
为了方便说明上一实施例的内容，以下给出该实施例的两种具体流程，其中各参数仅为优选情况下而给出的，不具有唯一限制。
一种具体流程为：
使用掩膜板在第一样品上蒸镀金属电极100，并在真空、300℃下进行合金化处理，从而获得结构完整的InGaAs纳米线阵列式红外探测器600。
另一种具体流程为：
使用掩膜板在第一样品上蒸镀金属电极100，并在真空、400℃下进行合金化处理，从而获得结构完整的InGaAs纳米线阵列式红外探测器600。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种红外探测器，其特征在于，包括：金属电极，以及自下而上依次设置的衬底、砷化镓基层和石墨烯层；所述衬底上设置有与所述砷化镓基层相平行的长条阵列式凹槽，所述砷化镓基层设置于所述长条阵列式凹槽上，所述砷化镓基层沿所述长条阵列式凹槽横向生长方式设置，所述砷化镓基层表面具有砷化铟量子点，所述金属电极设置在所述砷化镓基层两端。
2.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于：所述砷化镓基层为砷镓铟阵列层。
3.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于：所述长条阵列式凹槽为二氧化硅薄膜。
4.一种交流固态继电器，其特征在于：包括如权利要求1至3任意一项所述的红外探测器。
5.一种如权利要求1至3任意一项所述红外探测器的制备方法，其特征在于，包括：
于所述衬底上刻蚀所述长条阵列式凹槽；
沿所述长条阵列式凹槽的方向，于所述长条阵列式凹槽上生长表面具有所述砷化铟量子点的所述砷化镓基层；
于所述砷化镓基层上方沉积所述石墨烯层；
于所述砷化镓基层两端蒸镀所述金属电极。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，于所述衬底上刻蚀所述长条阵列式凹槽，包括以下步骤：
基于长条阵列式掩膜板和所述衬底溅射靶材，获得具有长条阵列式薄膜的样品衬底；
刻蚀所述样品衬底，获得具有所述长条阵列式凹槽的图形化衬底。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述沿所述长条阵列式凹槽的方向，于所述长条阵列式凹槽上生长表面具有所述砷化铟量子点的所述砷化镓基层，包括以下步骤：
沿所述长条阵列式凹槽的方向，于所述长条阵列式凹槽两侧生长所述砷化镓基层；
在所述砷化镓基层上生长所述砷化铟量子点。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，于所述砷化镓基层上方沉积所述石墨烯层，包括以下步骤：
于电解液中沉积所述石墨烯；
将所述石墨烯吸附在所述砷化镓基层表面上；
烘干所述砷化镓基层表面；
对所述砷化镓基层表面进行第一次合金化处理，获得第一样品。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，于所述砷化镓基层两端蒸镀所述金属电极，包括以下步骤：
基于掩膜板在所述第一样品两端蒸镀所述金属电极；
对所述第一样品进行第二次合金化处理。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述靶材为二氧化硅。
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US5003359A (en) * 1989-12-29 1991-03-26 David Sarnoff Research Center, Inc. Optoelectronic integrated circuit
US20070157873A1 (en) * 2003-09-12 2007-07-12 Hauptmann Jonas R Method of fabrication and device comprising elongated nanosize elements
JP4613304B2 (ja) * 2004-09-07 2011-01-19 独立行政法人産業技術総合研究所 量子ナノ構造半導体レーザ
CN101423188B (zh) * 2007-10-31 2011-06-29 中国科学院半导体研究所 一种纳米尺寸空气槽的制作方法
CN106784122B (zh) * 2016-12-01 2018-06-22 浙江大学 基于石墨烯/掺硼硅量子点/硅的光电探测器及制备方法
CN107452823B (zh) * 2017-08-11 2019-04-16 华南师范大学 一种微米线阵列光探测器及其制备方法

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