本實用新型屬于光電探測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測器。

背景技術(shù)：

光電探測器在日常生活以及軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，并且不同波段的光電探測器有著不同的應(yīng)用。紫外波段用于觀測地面低層大氣紫外線強度變化以及太陽物理，臨震預(yù)報研究等；可見光或近紅外波段用于射線測量和探測、工業(yè)自動控制、光度計量等；紅外波段用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。不同波段的光電探測器，對于不同領(lǐng)域有著重要意義。

光受體蛋白一類對光敏感的生物分子，覆蓋的波長可由紅外區(qū)至紫外光區(qū)，具有波長選擇性好，對光的響應(yīng)速度快、吸收率高的特點。使用光受體蛋白制備的光傳感器將會具備比傳統(tǒng)光探測器更加簡單的結(jié)構(gòu)，更低廉的制造成本以及更高的靈敏度。

傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料的光探測器，雖然性能優(yōu)異，但材料制備困難，且對工作環(huán)境要求高，探測器成本高。石墨烯作為一種獨特的二維材料，室溫下具有超高的載流子遷移率、超寬的光吸收譜(從紫外至遠(yuǎn)紅外)，使得其在實現(xiàn)高速、寬光譜的低成本光探測方面極具潛力。另外，石墨烯超高的比表面積和優(yōu)異的導(dǎo)電性使其成為酶或者蛋白質(zhì)的氧化還原中心和電極表面之間的良好電子傳輸通道。通過對石墨烯修飾目標(biāo)分子，既能快速傳遞電子，又能實現(xiàn)生物分子的選擇性檢測，因此石墨烯也是制備生物傳感器的理想材料。

但是，石墨烯用于光探測也存在明顯的劣勢：本征石墨烯對光的吸收率低、缺乏光增益機制，導(dǎo)致器件的光響應(yīng)率較低；石墨烯自身的光生載流子壽命短，僅皮秒左右，導(dǎo)致光生載流子難以有效收集，也嚴(yán)重影響探測器的光響應(yīng)率，石墨烯探測器的低響應(yīng)率無法滿足實際應(yīng)用的需要。此外，襯底材料會顯著影響石墨烯的性質(zhì)，例如，SiO₂襯底的不純和聲子振動，會導(dǎo)致石墨烯中載流子散射，嚴(yán)重降低石墨烯載流子的遷移率；石墨烯聲子和襯底聲子的相互作用，使其熱電導(dǎo)率降低本征石墨烯的五分之一。因此，提高載流子的遷移率對石墨烯光探測有重要意義。

因此，如何簡單、高效地提高光生載流子的濃度、遷移率，提高器件的靈敏度是本領(lǐng)域的技術(shù)人員渴望解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)缺點，本實用新型的目的在于提供一種基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測器，用以解決現(xiàn)階段石墨烯光探測器對光的吸收率低、靈敏度低的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)提供石墨烯及微加熱器平臺，并將所述石墨烯轉(zhuǎn)移至所述微加熱器平臺上；

2)將步驟1)得到的結(jié)構(gòu)置于化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐中退火；

3)使用試劑對退火后的所述石墨烯表面進行修飾，以在所述石墨烯表面形成具有活性基團的活性薄膜；

4)于所述活性薄膜表面形成光受體蛋白，所述光受體蛋白與所述活性薄膜的活性基團結(jié)合形成共價鍵，以連接所述光受體蛋白與所述活性薄膜。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，步驟1)中，所述微加熱器平臺采用如下步驟制作：

1-1)提供一襯底，并于所述襯底上形成復(fù)合膜，所述復(fù)合膜用于定義出加熱膜區(qū)和支撐梁區(qū)；

1-2)于所述復(fù)合膜上形成加熱金屬層，并將所述加熱金屬層圖形化以得到電阻器件，所述電阻器件包括加熱電阻絲、第一供電引線、第一供電電極，至少所述加熱電阻絲位于所述加熱膜區(qū)；

1-3)于所述加熱金屬層上形成絕緣層；

1-4)于所述絕緣層上形成測試金屬層，并將所述測試金屬層圖形化以得到電極器件，所述電極器件包括測試電極、第二供電引線、第二供電電極，至少所述測試電極與所述加熱電阻絲上下對應(yīng)設(shè)置，另外，所述石墨烯至少覆蓋所述測試電極；

1-5)于步驟1-4)形成的結(jié)構(gòu)中形成薄膜釋放窗口，并露出所述襯底；

1-6)通過所述薄膜釋放窗口腐蝕部分所述襯底形成隔熱腔，以釋放出所述加熱膜區(qū)和支撐梁區(qū)。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，步驟1-1)中，所述襯底為(100)面的硅襯底，所述復(fù)合膜為至少一層氧化硅膜及至少一層氮化硅膜形成的復(fù)合膜。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，步驟1-4)中，所述測試電極為叉指電極。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，步驟1-6)中，所述支撐梁區(qū)的形狀為直線形或蛇形。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，步驟1)中，采用直接轉(zhuǎn)移法或PMMA法將所述石墨烯轉(zhuǎn)移至所述微加熱器平臺上。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，步驟2)具體包括：

2-1)采用惰性氣體對所述反應(yīng)爐進行通氣及排氣處理；

2-2)于第一溫度下向所述反應(yīng)爐內(nèi)通入惰性氣體；

2-3)于第二溫度下向所述反應(yīng)爐內(nèi)同時通入惰性氣體及氫氣；

2-4)降低所述惰性氣體及所述氫氣的流量，并對所述反應(yīng)爐進行降溫。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，步驟2-1)中，所述惰性氣體的流量為500sccm～2000sccm，所述通氣及排氣處理時間為2min～3min；

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，步驟2-2)中，所述第一溫度為200℃～300℃，所述惰性氣體的流量為500sccm～2000sccm。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，步驟2-3)中，所述第二溫度為300℃～400℃，并于所述第二溫度下保持5min～10min，保溫后通入的所述氫氣與所述惰性氣體的混合氣體的總流量500sccm～2000sccm，所述混合氣體中所述氫氣的體積分?jǐn)?shù)為30％～50％，通入所述惰性氣體及所述氫氣的時間為40min～120min。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，步驟2-4)中，所述惰性氣體的流量50sccm～200sccm，所述氫氣的流量10sccm～40sccm，所述降溫的方式為反應(yīng)爐自然降溫。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，步驟3)中，所述試劑包括1，5-二氨基萘、1-芘丁酸、戊二醛、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽及N-羥基琥珀酰亞胺中的一種或兩種以上的組合；所述活性基團為氨基活性基團、羧基活性基團、醛基活性基團中的一種或兩種以上的組合。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，步驟4)中，所述光受體蛋白包括視蛋白類、光敏素類、隱花色素類、向光色素類、BLUF結(jié)構(gòu)域類、紫外光受體類中的一種或兩種以上的組合。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，包括：微加熱器平臺；石墨烯，位于所述微加熱器平臺上；活性薄膜，形成于所述石墨烯的表面；光受體蛋白，形成于所述活性薄膜上。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述微加熱器平臺自下而上依次包括：

襯底，其中包括一個隔熱腔；

復(fù)合膜，位于所述隔熱腔上方，包括加熱膜區(qū)以及支撐梁區(qū)，所述支撐梁區(qū)連接所述加熱膜區(qū)與所述襯底；

電阻器件，包括加熱電阻絲、第一供電引線、第一供電電極，其中，至少所述加熱電阻絲形成于所述加熱膜區(qū)上；

絕緣層，形成于所述電阻器件上，至少覆蓋所述加熱電阻絲；

電極器件，形成于所述絕緣層上，并且包括測試電極、第二供電引線、第二供電電極，其中，至少所述測試電極與所述加熱電阻絲上下對應(yīng)設(shè)置，所述石墨烯至少覆蓋所述測試電極。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述測試電極為叉指電極。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述石墨烯為經(jīng)過退火處理的石墨烯。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述活性薄膜為具有活性基團的活性薄膜，所述光受體蛋白與所述活性薄膜的活性基團結(jié)合形成共價鍵，以連接所述光受體蛋白與所述活性薄膜。

如上所述，本實用新型的基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測器及其制備方法，具有如下有益效果：

1)本實用新型的測試電極位于加熱膜區(qū)相對應(yīng)處，用于連接石墨烯，構(gòu)建內(nèi)建電場，驅(qū)動光生載流子流動，從而使得響應(yīng)信號增強；

2)采用懸膜式的加熱結(jié)構(gòu)為傳感器提供工作所需的溫度，減少襯底對石墨烯性能的影響，且通過懸膜結(jié)構(gòu)富集熱量，利于提高溫度的均勻性，易于通過調(diào)節(jié)和控制工作溫度來提高傳感器的性能；

3)采用光受體蛋白實現(xiàn)波長選擇性，提高光吸收率，解決了本征石墨烯光探測器波段難以區(qū)分的問題，且制備簡單，成本低廉，適于批量生產(chǎn)；

附圖說明

圖1顯示為本實用新型實施例一提供的基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測器的制備方法流程圖。

圖2a-2l顯示為本實用新型實施例一中提供的基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測器的制備方法各步驟中的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖2h為圖2i的剖面圖，圖2j為圖2i結(jié)構(gòu)的爆炸圖。

元件標(biāo)號說明

1 微加熱器平臺

11 襯底

12 復(fù)合膜

13 加熱金屬層

130 電阻器件

131 加熱電阻絲

132 第一供電引線

133 第一供電電極

14 絕緣層

15 測試金屬層

150 電極器件

151 測試電極

152 第二供電引線

153 第二供電電極

16 薄膜釋放窗口

17 隔熱腔

2 石墨烯

3 活性基團

4 光受體蛋白

S11～S14 步驟

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。

請參閱圖1至圖2l。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構(gòu)想，雖圖示中僅顯示與本實用新型中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局形態(tài)也可能更為復(fù)雜。

實施例一

請參閱圖1，本實用新型提供一種基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)提供石墨烯及微加熱器平臺，并將所述石墨烯轉(zhuǎn)移至所述微加熱器平臺上；

2)將步驟1)得到的的結(jié)構(gòu)置于化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐中退火；

3)使用試劑對退火后的所述石墨烯表面進行修飾，以在所述石墨烯表面形成具有活性基團的活性薄膜；

4)于所述活性薄膜表面形成光受體蛋白，所述光受體蛋白與所述活性薄膜的活性基團結(jié)合形成共價鍵，以連接所述光受體蛋白與所述活性薄膜。

在步驟1)中，請參閱圖1中的S1步驟及圖2a，提供石墨烯2及微加熱器平臺1，并將所述石墨烯2轉(zhuǎn)移至所述微加熱器平臺1上；

具體的，在本實施例中，所述石墨烯2為單層石墨烯，在其他實施例中，也可以為雙層或多層石墨烯。另外，優(yōu)選地，所述石墨烯2可以為但不限于銅基底上生長的石墨烯。進一步，本實施例所述石墨烯2為本征石墨烯，但并不以此為限。

作為示例，采用直接轉(zhuǎn)移法或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)法將所述石墨烯轉(zhuǎn)移至所述電極器件上。

具體的，以直接轉(zhuǎn)移法為例，將所述石墨烯轉(zhuǎn)移至所述電極器件上包括如下步驟：首先，將表面生長有所述石墨烯2的所述銅基底置于腐蝕溶液中腐蝕2h，所述腐蝕溶液為一定濃度(譬如濃度為0.1g/ml)的Fe(NO₃)₃溶液或FeCl₃溶液，使所述石墨烯2與所述銅基底分離；其次，利用微加熱器平臺將所述石墨烯2撈起。

具體的，使用Fe(NO₃)₃溶液或FeCl₃溶液使所述石墨烯2與所述銅基底分離之后，利用微加熱器平臺將所述石墨烯2撈起之前，還可以包括將所述石墨烯2置于一定摩爾濃度(譬如摩爾濃度為10％)的HCl溶液中腐蝕1h，以去除所述石墨烯2表面殘留的銅的步驟。

同時，步驟1)中所述微加熱器平臺的制備方法具體為：

請參閱圖2b-2c，首先進行步驟1-1)，提供一襯底11，并于所述襯底11上形成復(fù)合膜12，所述復(fù)合膜用于定義出加熱膜區(qū)(圖中未示出)和支撐梁區(qū)(圖中未示出)；

作為示例，步驟1-1)中，所述襯底11為(100)面的硅襯底，也可以為SOI襯底，以提高器件內(nèi)部電路的運行速度等。所述復(fù)合膜12為至少一層氧化硅膜及至少一層氮化硅膜形成的復(fù)合膜。

具體的，所述復(fù)合膜12在后續(xù)工藝中圖形化后，定義出所述加熱膜區(qū)和支撐梁區(qū)。所述復(fù)合膜12采用氧化、等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)、或低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)等方法形成于所述襯底11上。在其他實施例中，所述復(fù)合膜12還可以為摻氮多孔、碳化硅等，這些材料對硅的各向異性濕法腐蝕有良好的自停止效應(yīng)，此外，其熱傳導(dǎo)系數(shù)很小，制作的支撐梁區(qū)絕熱性能好，產(chǎn)生的熱損耗較低。

優(yōu)選地，所述復(fù)合膜12制備工藝為：首先，利用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)依次沉積一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實施例為0.2μm)的氧化硅和一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實施例為0.2μm)的氮化硅；其次，再利用等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)依次沉積一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實施例為0.2μm)的氧化硅和一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實施例為0.2μm)的氮化硅。進一步，若所述復(fù)合膜由兩層以上氧化硅膜及兩層以上氮化硅膜形成，則優(yōu)選為所述氧化硅膜與所述氮化硅膜交替疊置。

作為示例，所述支撐梁區(qū)的形狀為直線形或蛇形。

具體的，可以通過彎曲結(jié)構(gòu)來增加所述支撐梁區(qū)的長度，如采用蛇形設(shè)計，有助于減小支撐梁區(qū)的熱導(dǎo)。

請參閱圖2d，進行步驟1-2)，于所述復(fù)合膜12上制作加熱金屬層13，并于所述加熱金屬層13上圖形化出電阻器件130，所述電阻器件包括加熱電阻絲131、第一供電引線132、第一供電電極133；

具體的，所述加熱金屬層13的材料為Ti/Au或者Ti/Pt，所述加熱金屬層13的厚度為30nm～300nm，在本實施例中，所述加熱金屬層13的厚度為100nm，另外，所述圖形化方法為采用lift-off或者濕法腐蝕工藝，其中，所述加熱電阻絲131優(yōu)選為蛇形加熱電阻絲，這樣可以合理安排其尺寸，并增加溫度分布的均勻性，也可以為其它形狀的加熱電阻絲，在此不做限制。另外，所述第一電極引線132連接所述加熱電阻絲131以及所述第一供電電極133，并且，所述第一供電引線132優(yōu)選位于所述支撐梁區(qū)的表面。

請參閱圖2e，進行步驟1-3)，于所述加熱金屬層13上形成絕緣層14；

具體的，所述絕緣層14為采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)于所述加熱金屬層13上制作氮化硅絕緣層。其中，所述氮化硅絕緣層的厚度為400nm～600nm，在本實施例中，優(yōu)選為500nm。

請參閱圖2f，進行步驟1-4)，于所述絕緣層14上形成測試金屬層15，并于所述測試金屬層15上圖形化出電極器件150，所述電極器件150包括測試電極151、第二供電引線152、第二供電電極153，至少所述測試電極151與所述加熱電阻絲131上下對應(yīng)設(shè)置，另外，所述石墨烯2至少覆蓋所述測試電極151；

作為示例，所述測試電極151為叉指電極。

具體的，所述測試金屬層15的材料為Ti/Au或者Ti/Pt，所述測試金屬層15的厚度為30nm～300nm，在本實施例中，所述測試金屬層15的厚度為100nm，另外，所述電極器件150的形成方法為采用lift-off或者濕法腐蝕工藝。另外，所述第二電極引線152連接所述測試電極151以及所述第二供電電極153，并且，所述第二供電引線152優(yōu)選位于對應(yīng)于所述支撐梁區(qū)的位置。

優(yōu)選地，在本實施例中，所述測試電極151為叉指電極，其中，所述叉指電極位于加熱膜區(qū)相對應(yīng)處，用于連接石墨烯，并且采用叉指電極構(gòu)建內(nèi)建電場，更有效的驅(qū)動光生載流子流動，從而使得響應(yīng)信號增強，當(dāng)然，也可以為其他形狀的電極，如蛇形電極等，在此不作限制。

請參閱圖2g，進行步驟1-5)，于步驟1-4)形成的結(jié)構(gòu)中形成薄膜釋放窗口16，并露出所述襯底11；

具體的，在形成所述薄膜釋放窗口16的過程中，保留所述電極器件(包括測試電極151、第二供電引線152、第二供電電極153)以及所述電阻器件(包括加熱電阻絲131、第一供電引線132、第一供電電極133)，去除裸露的所述絕緣層14和所述復(fù)合膜12。優(yōu)選地，于所述復(fù)合膜12中圖形化出加熱膜區(qū)和支撐梁區(qū)，所述支撐梁區(qū)至少支撐所述加熱電阻絲131以及所述測試電極151，且連接所述加熱膜區(qū)與所述襯底11；

請參閱圖2h-2j，進行步驟1-6)，通過所述薄膜釋放窗口16腐蝕部分所述襯底11形成隔熱腔17，以釋放出所述加熱膜區(qū)和支撐梁區(qū)；

具體的，步驟1-6)中，采用各向異性腐蝕液腐蝕所述襯底11，所述各向異性濕法腐蝕液如四甲基氫氧化銨(TMAH)或氫氧化鉀(KOH)等，以掏空所述復(fù)合膜12下面的襯底，釋放出薄膜結(jié)構(gòu)，得到懸膜式結(jié)構(gòu)的器件。優(yōu)選地，所述隔熱腔17為倒梯形體等隔熱腔。經(jīng)過上述步驟形成的具有懸膜式加熱結(jié)構(gòu)的微加熱器平臺，可以減少襯底對石墨烯性能的影響，更可以通過調(diào)節(jié)加熱電壓來控制工作溫度，從而調(diào)節(jié)光生載流子遷移率和濃度，以提高光探測器件的性能。

需要說明的是，采用本實施例二提供的懸膜式的加熱結(jié)構(gòu)(微加熱器平臺)為傳感器提供工作所需的溫度，通過改變所述加熱電阻絲131兩端電壓調(diào)節(jié)溫度，通過懸膜結(jié)構(gòu)富集熱量，有利于提高溫度的均勻性，易于通過調(diào)節(jié)和控制工作溫度來提高傳感器的性能。并且當(dāng)光照射在固化光受體蛋白4的石墨烯2上時，光生載流子的產(chǎn)生使得器件的電阻發(fā)生變化，通過測量探測電極間的電阻變化就能實現(xiàn)光探測。

在步驟2)中，請參閱圖1中的S12所示，將步驟1)所得到的結(jié)構(gòu)置于化學(xué)氣相沉積反應(yīng)爐中退火；

作為示例，步驟2)具體包括：

2-1)采用惰性氣體對所述反應(yīng)爐進行通氣及排氣處理；

2-2)于第一溫度下向所述反應(yīng)爐內(nèi)通入惰性氣體；

2-3)于第二溫度下向所述反應(yīng)爐內(nèi)同時通入惰性氣體及氫氣；

2-4)降低所述惰性氣體及所述氫氣的流量，并對所述反應(yīng)爐進行降溫。

具體的，經(jīng)過上述退火過程，所述石墨烯2表面無含氧官能團，可得到表面清潔的所述石墨烯2。

作為示例，步驟2-1)中，所述惰性氣體的流量為500sccm～2000sccm，所述通氣及排氣處理時間為2min～3min。

具體的，在本實施例中，所述惰性氣體的流量為1000sccm，所述通氣及排氣處理時間為2.5min。

作為示例，步驟2-2)中，所述第一溫度為200℃～300℃，所述惰性氣體的流量為500sccm～2000sccm。

具體的，在本實施例中，所述第一溫度為250℃，所述惰性氣體的流量為1000sccm。

作為示例，步驟2-3)中，所述第二溫度為300℃～400℃，優(yōu)選地，并于所述第二溫度下保持5min～10min，保溫后通入的所述氫氣與所述惰性氣體的混合氣體的總流量500sccm～2000sccm，所述混合氣體中所述氫氣的體積分?jǐn)?shù)為30％～50％，通入所述惰性氣體及所述氫氣的時間為40min～120min。

具體的，在本實施例中，所述第二溫度為350℃，并于所述第二溫度下保持8min，保溫后通入的所述氫氣與所述惰性氣體的混合氣體的總流量1000sccm，所述混合氣體中所述氫氣的體積分?jǐn)?shù)為40％，通入所述惰性氣體及所述氫氣的時間為80min。

作為示例，步驟2-4)中，所述惰性氣體的流量50sccm～200sccm，所述氫氣的流量10sccm～40sccm，所述降溫的方式優(yōu)選為反應(yīng)爐自然降溫。

具體的，在本實施例中，所述惰性氣體的流量100sccm，所述氫氣的流量30sccm。

在步驟3)中，請參閱圖1中的S13及圖2k，使用試劑對退火后的所述石墨烯2表面進行修飾，以在所述石墨烯2表面形成具有活性基團3的活性薄膜(圖中未示出)；

作為示例，步驟3)中，所述試劑包括1，5-二氨基萘、1-芘丁酸、戊二醛、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽及N-羥基琥珀酰亞胺中的一種或兩種以上的組合；所述活性基團為氨基活性基團、羧基活性基團、醛基活性基團中的一種或兩種以上的組合。

具體的，經(jīng)過上述試劑處理，優(yōu)選的，可得到以相應(yīng)試劑所對應(yīng)的基團結(jié)尾的活性薄膜，以便于連接所述光受體蛋白4。

具體的，所述活性基團為氨基活性基團、羧基活性基團、醛基活性基團中的一種或兩種以上的組合，在其他實施例中，也可以為能實現(xiàn)與本步驟功能相同或相似的帶有其他活性基團的活性薄膜。

在步驟4)中，請參閱圖1中的S14及圖2l所示，于所述活性薄膜(圖中未示出)表面形成光受體蛋白4，所述光受體蛋白4與所述活性薄膜的活性基團3結(jié)合形成共價鍵，以連接所述光受體蛋白4與所述活性薄膜。

作為示例，所述光受體蛋白4包括視蛋白類光受體蛋白、光敏素類光受體蛋白、隱花色素類光受體蛋白、向光色素類光受體蛋白、BLUF結(jié)構(gòu)域類光受體蛋白、紫外光受體類光受體蛋白中的一種或兩種以上的組合。

具體的，經(jīng)由上述步驟6)，將所述光受體蛋白4修飾在所述石墨烯2表面，得到基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測器。采用光受體蛋白實現(xiàn)波長選擇性，提高光吸收率，并且使用光受體蛋白制備的光傳感器將會具備比傳統(tǒng)光探測器更加簡單的結(jié)構(gòu)，更低廉的制造成本以及更高的靈敏度。

實施例二

請參閱圖2l，本發(fā)明還提供一種基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測器，所述基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測器采用實施例一方案中的制備方法制備而得到，所述基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測器包括：微加熱器平臺1；石墨烯2，位于所述微加熱器平臺1上；活性薄膜(圖中未示出)，形成于所述石墨烯2的表面；光受體蛋白4，形成于所述活性薄膜上。

作為示例，所述活性薄膜為對所述石墨烯進行試劑修飾所得到的活性薄膜，所述試劑包括1，5-二氨基萘、1-芘丁酸、戊二醛、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽及N-羥基琥珀酰亞胺中的一種或兩種以上的組合。

作為示例，所述石墨烯為經(jīng)過退火處理的石墨烯。

作為示例，所述微加熱器平臺1自下而上依次包括：

襯底11，其中包括一個隔熱腔17；

復(fù)合膜12，位于所述隔熱腔17上方，包括加熱膜區(qū)以及支撐梁區(qū)，所述支撐梁區(qū)連接所述加熱膜區(qū)與所述襯底11；

電阻器件130，包括加熱電阻絲131、第一供電引線132、第一供電電極133，其中，至少所述加熱電阻絲131形成于所述加熱膜區(qū)上；

絕緣層14，形成于所述電阻器件130上，至少覆蓋所述加熱電阻絲131；

電極器件150，形成于所述絕緣層14上，并且包括測試電極151、第二供電引線152、第二供電電極153，其中，至少所述測試電極151與所述加熱電阻絲131對應(yīng)設(shè)置，所述石墨烯2至少覆蓋所述測試電極151。

優(yōu)選地，所述復(fù)合膜12為至少一層氧化硅膜及至少一層氮化硅膜形成的復(fù)合膜。進一步優(yōu)選地，所述復(fù)合膜12為，首先利用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)依次沉積一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實施例為0.2μm)的氧化硅和一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實施例為0.2μm)的氮化硅；其次再利用等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)依次沉積一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實施例為0.2μm)的氧化硅和一層厚度為0.1μm～0.5μm(本實施例為0.2μm)的氮化硅。進一步，若所述復(fù)合膜由兩層以上氧化硅膜及兩層以上氮化硅膜形成，則優(yōu)選為所述氧化硅膜與所述氮化硅膜交替疊置。

具體的，所述電極器件150厚度為30nm～300nm，在本實施例中，所述電極器件150的厚度優(yōu)選為100nm。所述氮化硅絕緣層的厚度為400nm～600nm，在本實施例中，優(yōu)選為500nm。

作為示例，所述測試電極151為叉指電極。

具體的，所述測試電極151為叉指電極，其中，采用叉指電極構(gòu)建內(nèi)建電場，更有效的驅(qū)動光生載流子流動，從而使得響應(yīng)信號增強，當(dāng)然，也可以為其他形狀的電極，如蛇形電極等，在此不作限制。

作為示例，所述活性薄膜為具有活性基團3的活性薄膜，所述光受體蛋白4與所述活性薄膜的活性基團3結(jié)合形成共價鍵，以連接所述光受體蛋白4與所述活性薄膜。

具體的，所述活性薄膜以所述活性基團為結(jié)尾，以便于連接所述光受體蛋白4，所述活性基團為氨基活性基團、羧基活性基團、醛基活性基團中的一種或兩種以上的組合，在其他實施例中，也可以為能實現(xiàn)與本步驟相同或相似功能的帶有其他活性基團的活性薄膜。所述光受體蛋白包括視蛋白類、光敏素類、隱花色素類、向光色素類、BLUF結(jié)構(gòu)域類、紫外光受體類中的一種或兩種以上的組合，在其他實施例中，也可以為能實現(xiàn)與本步驟相同或相似功能其他蛋白。

具體的，將所述光受體蛋白4修飾在所述石墨烯2表面，得到基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測器。采用光受體蛋白實現(xiàn)波長選擇性，提高光吸收率，并且使用光受體蛋白制備的光傳感器將會具備比傳統(tǒng)光探測器更加簡單的結(jié)構(gòu)，更低廉的制造成本以及更高的靈敏度。

綜上所述，本實用新型提供一種基于溫度調(diào)節(jié)性能的石墨烯仿生光探測器，包括微加熱器平臺；石墨烯，位于所述微加熱器平臺上；活性薄膜，形成于所述石墨烯的表面；光受體蛋白，形成于所述活性薄膜上。基于上述方案，本實用新型通過采用懸膜式的加熱結(jié)構(gòu)連接石墨烯，并在石墨烯表面修飾光受體蛋白，一方面采用光受體蛋白實現(xiàn)波長選擇性，提高光吸收率；另一方面采用懸膜式加熱結(jié)構(gòu)，減少襯底對石墨烯性能的影響，更可以通過加熱電壓來調(diào)節(jié)工作溫度，從而調(diào)節(jié)光生載流子遷移率和濃度，以提高光探測器件的性能。

上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。