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申请/专利权人：浙江大学杭州国际科创中心
摘要：本发明公开了一种基于单层石墨烯绝缘层硅锗结构的电荷注入器件，包括栅极、锗、硅衬底、氧化物绝缘层、源极、漏极和单层石墨烯薄膜；入射光照射到器件表面时，可见光被半导体硅吸收，其产生的少数载流子被积累到硅衬底中的深耗尽势阱；红外光穿过硅层，被锗，以及锗与硅形成的异质结所吸收，在电场的作用下，产生的少数载流子被注入到体硅的深耗尽势阱中。由于电容耦合效应，器件表面的石墨烯会耦合出与势阱中的空穴对应的等量电子，从石墨烯的电流中能够实时读出硅势阱中电荷。锗作为窄带隙半导体，对红外波段光线的吸收能力卓越。本发明通过使用石墨烯和锗，拓展了传统CCD器件的光谱响应范围，极大提高了传统CCD器件在红外波段的吸收效果。
主权项：1.一种基于单层石墨烯绝缘层硅锗结构的电荷注入器件，其特征在于，自下而上依次包括栅极1、锗2、半导体硅衬底3和氧化物绝缘层4，所述氧化物绝缘层4的上表面设有源极5和漏极6，在氧化物绝缘层4、源极5和漏极6上表面覆盖单层石墨烯薄膜7；所述单层石墨烯薄膜7与源极5、漏极6相接触，且不超出源极5与漏极6定义的范围；所述锗2位于半导体硅衬底3的下方，其范围覆盖半导体硅衬底3整个区域；所述单层石墨烯薄膜7与氧化物绝缘层4、半导体硅衬底3形成MIS结构，所述锗2与半导体硅衬底3之间紧密接触，形成异质结；所述半导体硅衬底3为n型轻掺杂硅，掺杂浓度小于10^12cm-3；所述氧化物绝缘层4为二氧化硅，厚度为5nm～100nm;所述锗2的厚度为1μm～10μm；当光线进入器件后，半导体硅衬底3中产生的少数载流子，和锗2中产生的少数载流子，均会注入到深耗尽势阱中；当半导体硅衬底3中的深耗尽势阱有电荷积累时，有与势阱中信号电荷的等量相反的电荷从半导体硅衬底3转移到单层石墨烯薄膜7中；该器件具有两种不同的读出方式，一种是基于器件上部的石墨烯场效应管的读出方式，利用石墨烯的场效应读出光生电荷，器件底部的锗材料作为红外吸收层；另一种是利用pn结的读出方式，单独在器件底部的硅锗异质结上施加偏压，从而读出光生电流。
全文数据：
权利要求：
百度查询： 浙江大学杭州国际科创中心 基于单层石墨烯/绝缘层/硅/锗结构的电荷注入器件
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