本发明涉及光电器件技术领域，特别地，涉及一种高灵敏度光电探测器及其制备方法。
背景技术：
光电探测器以光电效应为基础能把光信号转换为电信号。光电探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等，在家用电器方面可用于电视机、手机背光调节，感应照明工具节能控制等。
技术实现要素：
本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种以纳米柱上覆盖石墨烯的可见光/红外波段探测器制备方法。本发明在硅基片上制备铋纳米柱，制得的纳米柱半径较均匀切呈正态分布，其上覆盖单层石墨烯，镀上电极制成期间，可广泛应用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等领域。
一种高灵敏度光电探测器，包括硅基片，生长于硅基片上的具有光电响应特性的铋纳米柱薄膜及薄膜上覆盖单层石墨烯。
优选的，所述的铋纳米柱薄膜，铋纳米柱高度为200～400nm，直径集中于150～300nm。
一种高灵敏度光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将硅基片分别采用丙酮、无水乙醇，去离子水清洗，吹干；
步骤2：在步骤1清洗吹干后的硅基片上制备铋纳米柱，具体过程为：在10-8Torr以下的真空环境下，锡源升温至1050～1150℃，铋源升温至450～520℃，硅基板升温至320～380℃；打开基片挡板，在硅基片上生长锡25～35分钟，再生长铋2.5～3.5小时，根据固液气过程可制得铋纳米柱；
步骤3：在生长良好的纳米柱上覆盖一层单层石墨烯；
步骤4：光刻后镀电极。
优选的，所述步骤2中，硅基片表面粗糙度为1nm以下。
优选的，所述锗源和锡源以体积百分比计纯度不低于99.99％。
优选的，所述锡源的升温速率为7℃/min，铋源的升温速率为3℃/min硅基板的升温速率为5℃/min。
优选的，所述的硅基片上生长锡的厚度为20～35nm。
优选的，所述单层石墨烯是以石墨烯铜箔导电层经过刻蚀一面，三氯化铁溶液腐蚀铜后，将剩下一层石墨烯转移到薄膜上的。
本发明的有益效果为：本发明采用分子束外延技术，运用固液气过程，在硅基片上以锡诱导生长铋纳米柱，然后转移单层石墨烯并且经过光刻，镀电极得到所述光电探测器。经测试知暗电流很小，在模拟太阳光光照下光电流强度高；且具有制备工艺简单、超薄、易于大面积集成等优点，在射线测量和探测、工业自动控制、光度量计等领域有着广泛的应用前景。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种铋金属纳米柱/石墨烯异质结高灵敏度光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将硅基片分别采用丙酮、无水乙醇，去离子水清洗，吹干；
步骤2：在步骤1清洗吹干后的硅基片上制备铋纳米柱，具体过程为：在10-8Torr以下的真空环境下，锡源升温至1100℃，铋源升温至500℃，硅基板升温至350℃；打开基片挡板，在硅基片上生长锡30分钟，再生长铋3小时，根据固液气过程可制得铋纳米柱。
步骤3：在生长良好的纳米柱上覆盖一层单层石墨烯。
步骤4：光刻后镀电极。
所述硅基片表面粗糙度为1nm以下。
所述锗源和锡源以体积百分比计，纯度不低于99.99％。
所述锡源的升温速率为7℃/min，铋源的升温速率为3℃/min硅基板的升温速率为5℃/min。
所述的硅基片上生长锡的厚度为30nm。
所述单层石墨烯是以石墨烯铜箔导电层经过刻蚀一面，三氯化铁溶液腐蚀铜后，将剩下一层石墨烯转移到薄膜上的。
实施例2
一种铋金属纳米柱/石墨烯异质结高灵敏度光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将硅基片分别采用丙酮、无水乙醇，去离子水清洗，吹干；
步骤2：在步骤1清洗吹干后的硅基片上制备铋纳米柱，具体过程为：在10-8Torr以下的真空环境下，锡源升温至1050℃，铋源升温至520℃，硅基板升温至320℃；打开基片挡板，在硅基片上生长锡35分钟，再生长铋2.5小时，根据固液气过程可制得铋纳米柱；
步骤3：在生长良好的纳米柱上覆盖一层单层石墨烯。
步骤4：光刻后镀电极。
所述硅基片表面粗糙度为1nm以下。
所述锗源和锡源以体积百分比计，纯度不低于99.99％。
所述锡源的升温速率为7℃/min，铋源的升温速率为3℃/min硅基板的升温速率为5℃/min。
所述的硅基片上生长锡的厚度为20nm。
所述单层石墨烯是以石墨烯铜箔导电层经过刻蚀一面，三氯化铁溶液腐蚀铜后，将剩下一层石墨烯转移到薄膜上的。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。
实施例3
一种铋金属纳米柱/石墨烯异质结高灵敏度光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将硅基片分别采用丙酮、无水乙醇，去离子水清洗，吹干；
步骤2：在步骤1清洗吹干后的硅基片上制备铋纳米柱，具体过程为：在10-8Torr以下的真空环境下，锡源升温至1150℃，铋源升温至450℃，硅基板升温至380℃；打开基片挡板，在硅基片上生长锡25分钟，再生长铋3.5小时，根据固液气过程可制得铋纳米柱；
步骤3：在生长良好的纳米柱上覆盖一层单层石墨烯。
步骤4：光刻后镀电极。
所述硅基片表面粗糙度为1nm以下。
所述锗源和锡源以体积百分比计，纯度不低于99.99％。
所述锡源的升温速率为7℃/min，铋源的升温速率为3℃/min硅基板的升温速率为5℃/min。
所述的硅基片上生长锡的厚度为35nm。
所述单层石墨烯是以石墨烯铜箔导电层经过刻蚀一面，三氯化铁溶液腐蚀铜后，将剩下一层石墨烯转移到薄膜上的。
本发明实施例1-3实施后所得光电探测器通过开关模拟太阳光光源进行测试，其中开关光循环时间为5s，偏压为5V。
测试结果显示：打开光源后所得光电流的大小约为暗电流的40倍。
本发明在铋纳米柱覆盖单层石墨烯，由于铋纳米柱增强了对光的吸收，而覆盖在铋纳米柱上的石墨烯由于应力作用打开了能带，进而产生强烈光电效应；本发明具有显著光电效应，在射线测量和探测、工业自动控制、光度量计等领域有着广泛的应用前景。
凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。