利用石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管及其制造方法与流程

本发明涉及通过硅量子点的大小，和石墨烯的掺杂浓度的控制，包括提高光学特性及电性特性的石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管及其制造方法。

背景技术：
石墨烯不仅具有高的导电性，在光学上也具有高的性能，在柔性显示器和触摸屏等下一代显示领域，和太阳电池等能源事业领域、智能窗、RFID等多种电子产业领域，以新材料被扩大活用度。最近几年，石墨烯不仅在基础学文的发展，而且在可成长产业性技术的可能性，受到很多关注。特别地，最近随着石墨烯的大面积制作法的开发，在多种产业领域其应用可能性被扩大。其中，利用广泛使用在整个产业的化学蒸汽沉积(chemicalvapordeposition，CVD)，制作的石墨烯是大面积且具有高透过性及导电性，所以，被期待作为透明电极的应用可能性。为了将石墨烯活用在光及电子元件，可实现半导体元件结构的基本二极管结构。特别地，石墨烯与广泛使用在现整个产业的硅基础的物质，形成混合结构被开发成元件时，与其他物质进行比较，其波及效果会很大。光检测元件或光传感器是将如电磁波信号变换成电信号的光电变换传感器，活用在如图像传感、通信、化学/医学/生物学传感、航天产业的多种产业。形成这些光检测元件根干的代表物质是硅Si。普及硅基础光检测元件，可分别检测紫外线、可视光线及红外线领域的光。现有的光检测元件的光检测带宽受限制，且光反应度低，Si的带隙能量(Bandgapenergy)小，所以，对于相对高的光能量(在紫外线可视光线领域的能量)发生热，具有缩短元件寿命的问题。对此，为了最小化经紫外线及可视光线领域的光吸收的热发生现象，正在积极地进行关于利用能量带隙大的元件的光检测元件开发的研究。特别地，硅作为在现产业最重要地被利用的物质，可调整能量带隙，其波及效果会很大。其中，硅量子点因量子限域效应(quantumconfinementeffect；QCE)与大量单结晶硅(bulksingle-crystallineSi)比较，在短波长领域可期待更增大的光吸收率及发光效果，作为下一代光电子元件被最具有魅力的物质中的一个受到瞩目。此外，在未来需要非常薄且柔软的光电子元件，在产、学、研积极地进行对此的研究。为了实现此，要使用兼备透明且柔软性的基板，但这些基板对热脆弱，所以，在高温生长的石墨烯可成为对策。此外，即使在高温可生长，也不可避免工程复杂，且由此发生的很多费用，对于普及受到很多限制。对此，下一代光检测元件工程即简单且在透明、柔软的基板制作元件也要简便，可发挥光带宽、高灵敏度及高检测率的高性能的光检测元件，需要适合的物质及结构的实情。最近，在可视光领域以性能优秀的如CdS、CdSe、PdS的胶体量子点为基础的光检测元件的研究被报告。胶体量子点基础光检测元件具有制造工程单纯，费用消耗少，灵敏度好的优点。但是，具有操作电压以40至500V高，运行速度慢的缺点，根据2006年7月1日开始适用的RoHS(特定有害物质使用限制)，Pb、Cd基础的物质存在使用限制。因此，为了解决上述的现有光检测元件具有的问题，需要设计并制作新结构的光检测元件，或开发新光检测元件用物质。最近，报告具有多种新物质及结构的光检测元件的研究结果，但光反应度(Responsivity)及检测率(Detectivity)低，在较高电压被驱动，所以，到现在为止为了普及存在困难。此外，几个被报告性能优秀的光检测元件，存在制作工程复杂，且大面积元件制作困难的问题。

技术实现要素：
技术课题本发明提供制作方便，可进行大面积制作，从紫外线领域到近紫外线领域光检测带宽广，且包括选择性地可调整吸收能量的石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管及其制造方法。此外，本发明提供通过石墨烯的掺杂浓度调整的石墨烯费米能级控制，优化光检测元件性能的包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管及其制造方法。此外，本发明将提供通过硅量子点的大小控制，调整能量带隙提高光电二极管性能的包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管。此外，本发明将提供在光电二极管基础的光电子元件，可活用的理想的包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管。技术方案根据实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，其包括：混合结构(hybridstructure)，以包括形成在硅氧化物薄膜内的硅量子点(Siquantumdots)的硅量子点层，和形成在所述硅量子点层上的掺杂的石墨烯构成；及电极，形成在所述混合结构的上下部，且根据所述硅量子点的大小及所述掺杂的石墨烯的掺杂浓度，控制光学及电性特性。此外，所述硅量子点层可在基板上将SiO2薄膜及SiOx薄膜按顺序叠层之后，在1000℃至1200℃的氮气氛上热处理，包括形成在所述SiO2薄膜内的所述硅量子点。所述x以具有0.8至1.6的值被控制，对应于所述x的值可调整所述硅量子点的大小。此外，所述SiO2薄膜及SiOx薄膜分别以2nm的厚度单位，可按顺序叠层23回至25回。所述掺杂的石墨烯将催化层与含有碳混合气体进行反应，在所述催化层上以化学蒸汽沉积方式CVD沉积形成的石墨烯，可调整掺杂浓度。所述沉积形成的石墨烯转移在所述硅量子点层上，可形成所述混合结构。所述掺杂的石墨烯将具有10至30mM浓度的AuCl3，旋转涂布在所述沉积形成的石墨烯，可在90℃至110℃退火处理。包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管制造方法，其步骤包括：在基板上形成包括形成在硅氧化物薄膜内的硅量子点的硅量子点层；在所述硅量子点层上形成掺杂的石墨烯，形成混合结构；及在所述混合结构的上下部形成电极。形成所述硅量子点层的所述步骤，包括在基板上将SiO2薄膜及SiOx薄膜按顺序叠层之后，在1000℃至1200℃的氮气氛上热处理，形成在所述SiO2薄膜内的所述硅量子点的步骤，且所述x以具有0.8至1.6的值被控制，对应于所述x的值可调整所述硅量子点的大小。形成混合结构的所述步骤，可包括将催化层与含有碳混合气体进行反应，在所述催化层上以化学蒸汽沉积方式CVD沉积，形成石墨烯的步骤；所述形成的石墨烯转移在所述硅量子点层上的步骤；及将具有10至30mM浓度的AuCl3，旋转涂布在所述沉积形成的石墨烯，可在90℃至110℃退火处理掺杂所述石墨烯的步骤。技术效果根据本发明，提供包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管及其制造方法，制作方便且可进行大面积制作，从紫外线领域到近紫外线领域光检测带宽广，选择性地可调整吸收能量。此外，根据本发明，提供包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管及其制造方法，通过石墨烯的掺杂浓度调整的石墨烯费米能级控制，可优化光检测元件性能。此外，根据本发明，通过硅量子点的大小控制，调整能量带隙可提高光电二极管性能。此外，本发明提供在光电二极管基础的光电子元件，可活用的理想的包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管。附图说明图1是示出根据本发明的实施例，具有石墨烯硅量子点混合的光电二极管。图2a至图2e是示出根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的制造过程。图3a至图3f是示出根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，根据按石墨烯掺杂浓度的入射波长变化的电流-电压曲线。图4a至图4c是示出根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，按掺杂浓度暗电流对光电流比的图表。图5是示出根据发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，根据石墨烯的掺杂浓度的光反应度。图6是示出根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，根据石墨烯掺杂浓度的量子效率的图表。图7是示出根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，按掺杂浓度的光检测率的图表。图8及图9是示出根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，为了说明线性动态范围(LinearDynamicRange；LDR)的图表。图10及图11是示出根据本发明的实施例，为了说明包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的3-dB带宽的图表。图12是示出根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，按硅量子点的大小对波长的光反应度。图13是示出对波长的光激发光(photoluminescence；PL)的图表。图14是综合图12及图13的图表。图15是示出根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，根据活性层(activelayer)面积的光反应度图表。图16是示出根据本发明的实施例，根据包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管大小的光反应度图表。图17是示出根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的制造方法流程图。具体实施方式以下，参考图及附图记载的内容，详细说明本发明的实施例，但本发明不限制或限定于实施例。由元件(elements)或层不同的元件或层的“上(on)”或“之上(on)”指称，包括不仅是其他元件或层的之上，而且在中间具有其他层或其他元件的所有情况。相反，元件由“直接上(directlyon)”或“就在上”指称的，显示中间没有其他元件或层。在空间上的相对用语“之下(below)”、“以下(beneath)”、“下部(lower)”、“上(above)”、“上部(upper)”等，如图示出可为了方便地叙述一个元件或构成要素和其他元件或构成要素间的相关关系被使用。在空间上的相对用语在图示出的方向相加使用时或运行时，理解为包括元件的相互不同方向的用语。例如，颠倒在图示出的元件时，以其他元件的“之下(below或beneath)”叙述的元件，可放置在其他元件的“上(above)”。因此，示例性的用语“之下”可都包括下和上的方向。元件也可向其他方向指向，在这种情况下，空间上相对用语可根据指向被解释。在本说明书使用的用语是为了说明实施例，且不限制本发明。在本说明书中，单数形在语句上没有特别提及时，包括复数形式。在说明书使用的“包括(comprises)”和/或“含有(comprising)”提及的构成要素、步骤、动作和/或元件，不排除一个以上的其他构成要素、步骤、动作和/或元件的存在或附加。没有其他定义时，在本说明书使用的所有用语(包括技术及科学用语)，可由所属领域的技术人员共同理解的意思被使用。此外，一般使用的定义在字典的用语，没有特别定义时，不能理想的或过度的解释。一方面，在说明本发明中，判断相关的公知功能或构成的具体说明，可不必要的模糊本发明的要点时，其详细地说明给予省略。并且，在本说明书使用的用语(terminology)作为适当的表现本发明的实施例被使用的用语，这可根据用户、运营者的意图或本发明的所属领域的惯例等不同。因此，对本用语的定义以本说明书整个内容为基础下定义。图1是示出根据本发明的实施例，具有石墨烯硅量子点混合的光电二极管。参照图1，根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管100，包括掺杂的石墨烯130及硅量子点111基础的混合结构130(hybridstructure)及形成在混合结构130上下部的电极140。根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管100，根据硅量子点111的大小及掺杂的石墨烯130的掺杂浓度，光学特性及电性特性被控制。混合结构130包括含有形成在硅氧化物薄膜内的硅量子点111的硅量子点层110，和形成在硅量子点层110上的掺杂的石墨烯120。掺杂的石墨烯120将催化层与含有碳气体进行反应，在所述催化剂层上以化学蒸汽沉积CVD方式沉积并形成的石墨烯，可调整掺杂浓度。例如，掺杂的石墨烯120的掺杂浓度烯将具有10至30mM浓度的AuCl3，旋转涂布在所述沉积形成的石墨烯，可在90℃至110℃退火处理被调整。此外，根据实施例，所述沉积形成的石墨烯转移在所述硅量子点层110上，形成混合结构130。硅量子点层110在基板150上，以SiO2薄膜及SiOx薄膜顺序叠层之后，在1000℃至1200℃的氮气氛上热处理，可包括形成在SiO2薄膜内的硅量子点111。所述x以具有0.8至1.6的值被控制，且对应于所述x的值，可调整硅量子点111的大小。此外，所述SiO2薄膜及SiOx薄膜分别以2nm的厚度单位，可按顺序叠层23回至25回。图2a至图2e是示出根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的制造过程。<硅量子点的制作>如图1所示，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，包括含有形成在硅氧化物薄膜内的硅量子点111的硅量子点层110。参照图2a及图2b，根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的制造方法，可包括硅量子点层110在基板150上，以SiO2薄膜112及SiOx薄膜113顺序叠层之后，在1000℃至1200℃的氮气氛上热处理，在SiO2薄膜112内部形成硅量子点111的过程。例如，硅量子点层110利用离子束溅射沉积法，在基板150上将2nm的SiO2薄膜112及2nm的SiOx薄膜113，以交替选定的周期沉积，可在1000℃至1200℃的氮气氛上进行20分钟的急速热处理被形成。在这种情况下，2nm的SiO2薄膜112及2nm的SiOx薄膜113，以25回合的周期可沉积100nm厚度，所述x使具有0.8至1.6的值被控制，对应于所述x的值，可调整所述硅量子点的大小。此外，所述x值可使用X线光电子能谱XPS进行调整。参照图2c及图2d，根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的制造方法，包括利用化学蒸汽沉积法制造单一层的石墨烯120后，将制造的单一层石墨烯120转移在硅量子点层120上的过程。混合结构130包括含有形成在硅氧化物薄膜内的硅量子点111的硅量子点层110，和形成在硅量子点层110上的掺杂的石墨烯120。掺杂的石墨烯120将催化层与含有碳气体进行反应，在所述催化剂层上以化学蒸汽沉积CVD方式沉积并形成的石墨烯，可调整掺杂浓度。以下，对掺杂的石墨烯的制作过程进行更详细地说明。<掺杂的石墨烯硅量子点混合结构的制作>利用化学蒸气沉积法的单一层石墨烯制造，将活用为催化层的铜(或镍)沉积在基板上，在高温与甲烷及氢的混合气体进行反应，使适当量的碳融入或吸收在催化层且进行冷却，包括在催化层的碳原子在表面结晶化，在金属上形成石墨烯结晶结构。之后，在合成的石墨烯薄膜去除催化层，使从基板分离之后，可制造单一层的石墨烯。在本发明的实施例，将70μm的铜箔放在石英管(quartztube)，甲烷气体的流量从10sccm变换至30sccm，氢气为10sccm、工程压力固定为3mTorr，合成石墨烯。之后，将混合聚甲基丙烯酸甲脂(Poly(methylmethacrylate)及笨的PMMA旋转涂布在合成的石墨烯上，通过PMMA的涂膜，使PMMA使用过硫酸铵(ammoniumpersulfate)溶液，去除铜箔时，做抓住石墨烯固定的作用。之后，在过硫酸铵溶液去除铜箔之后，将残留在石墨烯上的过硫酸铵溶液由去离子水(DIwater)清洗，且将清洗的石墨烯转移在300nmSiO2/Si基板上。其次，将石墨烯转移在SiO2/Si基板之后，通过热处理提高基板及石墨烯之间的结合力。热处理之后，使用丙酮去除留在石墨烯上的PMMA，为了去除留在石墨烯表面的PMMA残渣，以急速热处理器进行热处理，最终制造单一层的石墨烯。再次参照图2c，根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的制造方法，包括利用化学蒸气沉积法制造单一层的石墨烯120之后，将制造的单一层的石墨烯120转移在硅量子点层120上的过程。再次参照图2d，掺杂的石墨烯硅量子点混合结构130，可由调整转移在硅量子点层120上的石墨烯120掺杂浓度被形成。具体地，掺杂的石墨烯120可将p形或n形掺杂溶液，旋转涂布在石墨烯，退货处理的制作。例如，掺杂的石墨烯120在沉积形成的石墨烯，旋转涂布具有10mM至30mM浓度的AuCl3，在90℃至110℃退火处理10分钟。掺杂的石墨烯120的掺杂浓度可调整并控制AuCl3的浓度。<石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的制作>参照图2e，根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的制造方法，包括在通过图2a至图2d的制造过程形成的基板上，掺杂的石墨烯硅量子点混合结构130的上下部，形成电极的过程。例如，根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的制造方法，可包括在掺杂的石墨烯硅量子点混合结构130的上下部，按顺序沉积铬/金(Cr/Au)金属，形成电极的过程。图3a至图3f是示出根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，根据按石墨烯掺杂浓度的入射波长变化的电流-电压曲线。在图3a至图3f，根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，将氙灯使用为光源，在氙灯发生的光入射到单色分光器之后，将提取的单色光照射在石墨烯上，测定根据光电二极管波长的电流-电压特性。在图3a至图3f，根据本发明的实施例，对于照射在包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的多种波长，施加逆方向电压时，可知光电流的变化非常大。此外，石墨烯的掺杂浓度为20mM时，比起其他掺杂浓度具有大的变化，在所有石墨烯的掺杂浓度，在600nm波长可确认光电流的变化大。图4a至图4c是示出根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，按掺杂浓度暗电流对光电流比的图表。图4a至图4c根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，根据从图3a至图3f示出的根据入射波长变化的电流-电压曲线，导出了对暗电流的光电流比(Photocurrent/Darkcurrent；PC/DC)，将此示出在对石墨烯掺杂浓度。参照图4a至图4c，暗电流对光电流的比(PC/DC)可确认对所有入射能量，施加电压在-0.5V附近最大，特别地，掺杂浓度为20mM，入射波长为600nm时，可确认光电流比暗电流大11倍。通常，比起商用化硅基础的光检测器驱动电压为-15V，根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的驱动电压，以非常小的值应用可能性非常高。图5是示出根据发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，根据石墨烯的掺杂浓度的光反应度，且图6是示出根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，根据石墨烯掺杂浓度的量子效率的图表。参照图5，标记‘Si’的图表示出商用化硅基础的光检测元件的光反应度，商用化硅基础的光检测元件的情况，与在近紫外线(～950nm)光反应度最大相反，根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的情况下，可确认比在可视光领域商用化硅基础的光检测元件高。这显示根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的情况下，硅量子点的光吸收度在可视光领域高，所以光反应度优秀。参照图6，标记‘Si’的图表示出商用化硅基础的光检测元件的光反应度，根据本发明的实施例，可确认包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的外部量子效率，比商用化硅基础的光检测元件，在可视光领域显示优秀的性能。图7是示出根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，按掺杂浓度的光检测率的图表。参照图7，根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的检测率，在可视光领域显示最高109Jones的检测率，可确认比现有的石墨烯单结晶硅光检测元件的检测率(<108Jones)高。此外，如在图7示出，根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的检测率在-1V最大，但可确认这在比当前商用化光检测元件非常低的施加电压，检测率为最大。图8及图9是示出根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，为了说明线性动态范围(LinearDynamicRange；LDR)的图表。图8及图9根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的线性动态范围(LinearDynamicRange；LDR)导出，变化532nm激光强度，测定根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的光电流。参照图8，根据本发明的实施例，测定包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的光电流结果，可确认随着光强度的增加，光电流以倾斜度接近于1的程度线形的增加。此外，如在图8示出，根据施加电压的增加，可确认以线形能够增加光电流的光强度范围的增加，这表示从弱光到强光的宽范围，元件的光反应不降低显示一定。更具体地，根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的操作不限定于弱光及强光，表示包括从数nW到数mW，可检测光的优秀性能。参照图9，根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，线性动态范围在施加电压为-1V时，以73dB在可视光领域包括优秀的性能。图10及图11是示出根据本发明的实施例，为了说明包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的3-dB带宽的图表。图10是示出根据光源频率，按施加电压的光反应度，图11是示出根据在图10导出的施加电压的光源频率。从图10及图11，根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，根据入射光频率变化，在光反应度导出的频率，从操作范围为3dB的带宽可知对频率的操作范围。参照图10及图11，施加电压为-5V时，3dB带宽增加至105Hz，可确认根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的敏感度优秀。图12是示出根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，按硅量子点的大小对波长的光反应度，且图13是示出对波长的光激发光PL的图表，并且图14是综合图12及图13的图表。参照图12至图14，石墨烯的掺杂浓度固定为20mM时，根据硅量子点的大小可确认光反应度和光激发光峰值(PLpeak)的移动倾向类似，根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的光反应度和光激发光，都根据硅量子点的大小变小，可确认量子局限效应蓝移(blue-shift)。此外，如图12至图14示出，比起光反应度的峰值光激发光峰值倾向于长波长，是因为光反应度的峰值与吸收有关。此外，光激发光峰值的在能量带上的价带(valenceband)的电子被视为导电带(conductionband)，被视为电子以Si＝0的界面状态(interfacestate)转移并掉落，所以，比实际能量带隙的能量显示的小，在长波长侧显示光激发光峰值。如图12至图14示出，可确认光反应度和光激发光都在硅量子点大小为2.8nm时显示最大，但这是因为比硅量子点的表面积缺少缺陷(defect)。此外，本发明的包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，在硅量子点大小为2.8nm，石墨烯的AuCl3掺杂浓度为20nm时，显示最优秀的特性。图15是示出根据本发明的实施例，对包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管，根据活性层(activelayer)面积的光反应度图表。光检测元件与元件的大小无关，维持光电反应度是重要的。图15是对本发明的包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的优化5mmx5mm样品，为了测定根据活性层面积的光反应度变化，对不同的激光束大小，测定的光反应度。此外，为了测定光反应度使用的激光的波长为325nm及532nm，对激光束的大小，即活性层面积按10点进行测定，计算对测定值的平均值并示出。参照图15，可确认根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的活性层的面积不同，也可维持光反应度。图16是示出根据本发明的实施例，根据包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管大小的光反应度图表。在图16为了测定光反应度使用的激光波长为325nm及532nm。参照图16，可确认随着本发明的包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的大小(石墨烯的大小)，光反应度变小，即使光电二极管的大小变小，也可知光反应度不会大的减小。图17是示出根据本发明的实施例，包括石墨烯硅量子点混合结构的光电二极管的制造方法流程图。参照图17，在步骤1710，在基板上形成硅量子点层，其包括形成在硅氧化物薄膜内的硅量子点。步骤1710可以是在基板上将SiO2薄膜及SiOx薄膜按顺序叠层之后，在1000℃至1200℃的氮气氛上热处理，在所述SiO2薄膜内形成所述硅量子点的步骤。在这种情况下，所述x以具有0.8至1.6的值被控制，且对应于所述x的值，可调整所述硅量子点的大小。在步骤1720，形成掺杂在硅量子点层上的石墨烯，形成混合结构。步骤1720可包括将催化层与含有碳混合气体进行反应，在催化剂层上以化学蒸汽沉积CVD方式沉积，形成石墨烯的步骤。此外，步骤1720可包括形成的石墨烯转移在硅量子点层上，旋转涂布具有10至30mM浓度的AuCl3，在90℃至110℃退火处理掺杂石墨烯的步骤。在步骤1730，在混合结构的上下部形成电极。如上述，虽然由限定的实施例和图说明了实施例，但本领域的技术人员从所述记载，可进行多种修改及变更。例如，说明的技术与说明的方法，以不同的顺序执行，和/或说明的系统、结构、装置、电路等的构成要素与说明的方法以不同的形态结合或组合，或由其他构成要素或均等物代替或置换，也可达到适当的结构。所以，其他体现、其他实施例及与专利申请范围均等的，也属于后述的权利要求的范围。