买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所;北京正旦国际科技有限责任公司

摘要：本发明提供一种基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器及其制备方法，所述制备方法包括：1提供石墨烯及微加热器平台，并将所述石墨烯转移至所述微加热器平台上；2将步骤1所得到的的结构置于化学气相沉积反应炉中退火；3于退火后的所述石墨烯表面通过试剂进行修饰，形成具有活性基团的活性薄膜；4于所述活性薄膜表面形成光受体蛋白。本发明通过采用悬膜式的加热结构连接石墨烯，并在石墨烯表面修饰光受体蛋白，一方面采用光受体蛋白实现波长选择性，提高光吸收率；另一方面采用悬膜式加热结构，减少衬底对石墨烯性能的影响，更可以通过加热电压来调节工作温度，从而调节光生载流子迁移率和浓度，以提高光探测器件的性能。

主权项：1.一种基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1提供石墨烯及微加热器平台，并将所述石墨烯转移至所述微加热器平台上；2将步骤1得到的的结构置于化学气相沉积反应炉中退火；3使用试剂对退火后的所述石墨烯表面进行修饰，以在所述石墨烯表面形成具有活性基团的活性薄膜；4于所述活性薄膜表面形成光受体蛋白，所述光受体蛋白与所述活性薄膜的活性基团结合形成共价键，以连接所述光受体蛋白与所述活性薄膜；其中，步骤1中，所述微加热器平台采用如下步骤制作：1-1提供一衬底，并于所述衬底上形成复合膜，所述复合膜用于定义出加热膜区和支撑梁区；1-2于所述复合膜上形成加热金属层，并将所述加热金属层图形化以得到电阻器件，所述电阻器件包括加热电阻丝、第一供电引线、第一供电电极，至少所述加热电阻丝位于所述加热膜区；1-3于所述加热金属层上形成绝缘层；1-4于所述绝缘层上形成测试金属层，并将所述测试金属层图形化以得到电极器件，所述电极器件包括测试电极、第二供电引线、第二供电电极，至少所述测试电极与所述加热电阻丝上下对应设置，另外，所述石墨烯至少覆盖所述测试电极；1-5于步骤1-4形成的结构中形成薄膜释放窗口，并露出所述衬底；1-6通过所述薄膜释放窗口腐蚀部分所述衬底形成隔热腔，以释放出所述加热膜区和支撑梁区。

全文数据：基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器及其制备方法技术领域[0001]本发明属于光电探测技术领域，尤其涉及一种基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器及其制作方法。背景技术[0002]光电探测器在日常生活以及军事领域有着广泛的应用，并且不同波段的光电探测器有着不同的应用。紫外波段用于观测地面低层大气紫外线强度变化以及太阳物理，临震预报研究等；可见光或近红外波段用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等;红外波段用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。不同波段的光电探测器，对于不同领域有着重要意义。[0003]光受体蛋白一类对光敏感的生物分子，覆盖的波长可由红外区至紫外光区，具有波长选择性好，对光的响应速度快、吸收率高的特点。使用光受体蛋白制备的光传感器将会具备比传统光探测器更加简单的结构，更低廉的制造成本以及更高的灵敏度。[0004]传统的半导体材料的光探测器，虽然性能优异，但材料制备困难，且对工作环境要求高，探测器成本高。石墨烯作为一种独特的二维材料，室温下具有超高的载流子迀移率、超宽的光吸收谱从紫外至远红外），使得其在实现高速、宽光谱的低成本光探测方面极具潜力。另外，石墨烯超高的比表面积和优异的导电性使其成为酶或者蛋白质的氧化还原中心和电极表面之间的良好电子传输通道。通过对石墨烯修饰目标分子，既能快速传递电子，又能实现生物分子的选择性检测，因此石墨烯也是制备生物传感器的理想材料。[0005]但是，石墨烯用于光探测也存在明显的劣势:本征石墨烯对光的吸收率低、缺乏光增益机制，导致器件的光响应率较低;石墨烯自身的光生载流子寿命短，仅皮秒左右，导致光生载流子难以有效收集，也严重影响探测器的光响应率，石墨烯探测器的低响应率无法满足实际应用的需要。此外，衬底材料会显著影响石墨烯的性质，例如，Si〇2衬底的不纯和声子振动，会导致石墨烯中载流子散射，严重降低石墨烯载流子的迁移率;石墨烯声子和衬底声子的相互作用，使其热电导率降低本征石墨烯的五分之一。因此，提高载流子的迁移率对石墨烯光探测有重要意义。[0006]因此，如何简单、高效地提高光生载流子的浓度、迁移率，提高器件的灵敏度是本领域的技术人员渴望解决的技术难题。发明内容[0007]鉴于以上所述现有技术缺点，本发明的目的在于提供一种利用温度调节石墨烯仿生光探测器性能的方法，用以解决现阶段石墨烯光探测器对光的吸收率低、灵敏度低的问题。[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：[0009]1提供石墨烯及微加热器平台，并将所述石墨烯转移至所述微加热器平台上；[0010]2将步骤1得到的结构置于化学气相沉积反应炉中退火；[0011]3使用试剂对退火后的所述石墨烯表面进行修饰，以在所述石墨烯表面形成具有活性基团的活性薄膜；[0012]4于所述活性薄膜表面形成光受体蛋白，所述光受体蛋白与所述活性薄膜的活性基团结合形成共价键，以连接所述光受体蛋白与所述活性薄膜。[0013]作为本发明的一种优选方案，步骤1中，所述微加热器平台采用如下步骤制作：[0014]1-1提供一衬底，并于所述衬底上形成复合膜，所述复合膜用于定义出加热膜区和支撑梁区；[0015]1-2于所述复合膜上形成加热金属层，并将所述加热金属层图形化以得到电阻器件，所述电阻器件包括加热电阻丝、第一供电引线、第一供电电极，至少所述加热电阻丝位于所述加热膜区；[0016]1-3于所述加热金属层上形成绝缘层；[0017]1-4于所述绝缘层上形成测试金属层，并将所述测试金属层图形化以得到电极器件，所述电极器件包括测试电极、第二供电引线、第二供电电极，至少所述测试电极与所述加热电阻丝上下对应设置，另外，所述石墨烯至少覆盖所述测试电极；[0018]1-5于步骤1-4形成的结构中形成薄膜释放窗口，并露出所述衬底；[0019]1-6通过所述薄膜释放窗口腐蚀部分所述衬底形成隔热腔，以释放出所述加热膜区和支撑梁区。[0020]作为本发明的一种优选方案，步骤1-1中，所述衬底为（100面的硅衬底，所述复合膜为至少一层氧化硅膜及至少一层氮化硅膜形成的复合膜。[0021]作为本发明的一种优选方案，步骤1-4中，所述测试电极为叉指电极。[0022]作为本发明的一种优选方案，步骤1-6中，所述支撑梁区的形状为直线形或蛇形。[0023]作为本发明的一种优选方案，步骤1中，采用直接转移法或PMMA法将所述石墨烯转移至所述微加热器平台上。[0024]作为本发明的一种优选方案，步骤2具体包括：[0025]2-1采用惰性气体对所述反应炉进行通气及排气处理；[0026]2-2于第一温度下向所述反应炉内通入惰性气体；[0027]2-3于第二温度下向所述反应炉内同时通入惰性气体及氢气；[0028]2-4降低所述惰性气体及所述氢气的流量，并对所述反应炉进行降温。[0029]作为本发明的一种优选方案，步骤2-1中，所述惰性气体的流量为50〇SCcm〜2000sccm，所述通气及排气处理时间为2min〜3min;[0030]作为本发明的一种优选方案，步骤2-2中，所述第一温度为200°C〜300°C，所述惰性气体的流量为500sccm〜2〇OOsccm。[0031]作为本发明的一种优选方案，步骤2_3中，所述第二温度为300°C〜40TC，并于所述第二温度下保持5min〜lOmin，保温后通入的所述氢气与所述惰性气体的混合气体的总流量500sccm〜2000sccm，所述混合气体中所述氢气的体积分数为30%〜50%，通入所述惰性气体及所述氢气的时间为4〇min〜l2〇min。[0032]作为本发明的一种优选方案，步骤2-4中，所述惰性气体的流量50sccm〜200sccm，所述氢气的流量lOsccm〜40sccm，所述降温的方式为反应炉自然降温。[0033]作为本发明的一种优选方案，步骤3中，所述试剂包括1，5_二氨基萘、1-芘丁酸、戊二醛、1-3-二甲氨基丙基-3-乙基碳二亚胺盐酸盐及N-羟基琥珀酰亚胺中的一种或两种以上的组合;所述活性基团为氨基活性基团、羧基活性基团、醛基活性基团中的一种或两种以上的组合。[0034]作为本发明的一种优选方案，步骤4中，所述光受体蛋白包括视蛋白类、光敏素类、隐花色素类、向光色素类、BLUF结构域类、紫外光受体类中的一种或两种以上的组合。[0035]作为本发明的一种优选方案，包括:微加热器平台；石墨烯，位于所述微加热器平台上;活性薄膜，形成于所述石墨烯的表面;光受体蛋白，形成于所述活性薄膜上。[0036]作为本发明的一种优选方案，所述微加热器平台自下而上依次包括：[0037]衬底，其中包括一个隔热腔；[0038]复合膜，位于所述隔热腔上方，包括加热膜区以及支撑梁区，所述支撑梁区连接所述加热膜区与所述衬底；[0039]电阻器件，包括加热电阻丝、第一供电引线、第一供电电极，其中，至少所述加热电阻丝形成于所述加热膜区上；[0040]绝缘层，形成于所述电阻器件上，至少覆盖所述加热电阻丝；[0041]电极器件，形成于所述绝缘层上，并且包括测试电极、第二供电引线、第二供电电极，其中，至少所述测试电极与所述加热电阻丝上下对应设置，所述石墨烯至少覆盖所述测试电极。[0042]作为本发明的一种优选方案，所述测试电极为叉指电极。[0043]作为本发明的一种优选方案，所述活性薄膜为具有活性基团的活性薄膜，所述光受体蛋白与所述活性薄膜的活性基团结合形成共价键，以连接所述光受体蛋白与所述活性薄膜。[0044]如上所述，本发明的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器及其制备方法，具有如下有益效果：[0045]1本发明的测试电极位于加热膜区相对应处，用于连接石墨烯，构建内建电场，驱动光生载流子流动，从而使得响应信号增强；[0046]2采用悬膜式的加热结构为传感器提供工作所需的温度，减少衬底对石墨烯性能的影响，且通过悬膜结构富集热量，利于提高温度的均匀性，易于通过调节和控制工作温度来提高传感器的性能；[0047]3采用光受体蛋白实现波长选择性，提高光吸收率，解决了本征石墨烯光探测器波段难以区分的问题，且制备简单，成本低廉，适于批量生产；附图说明[0048]图1显示为本发明实施例一提供的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法流程图。[0049]图2a-21显示为本发明实施例一中提供的基于温度调节性能的石墨嫌仿生光探测器的制备方法各步骤中的结构示意图，其中，图2h为图2i的剖面图，图2j为图2i结构的爆炸图。[0050]元件标号说明[0051]1微加热器平台[0052]11衬底[0053]12复合膜[0054]13加热金属层[0055]130电阻器件[0056]131加热电阻丝[0057]132第一供电引线[0058]133第一供电电极[0059]14绝缘层[0060]15测试金属层[0061]150电极器件[0062]151测试电极[0063]152第二供电引线[0064]153第二供电电极[0065]16薄膜释放窗口[0066]17隔热腔[0067]2石墨烯[0068]3活性基团[0069]4光受体蛋白[0070]S11〜S14步骤具体实施方式[0071]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。[0072]请参阅图1至图21。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。[0073]实施例一[0074]请参阅图1，本发明提供一种基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：[0075]1提供石墨烯及微加热器平台，并将所述石墨烯转移至所述微加热器平台上；[0076]2将步骤1得到的的结构置于化学气相沉积反应炉中退火；[0077]3使用试剂对退火后的所述石墨烯表面进行修饰，以在所述石墨烯表面形成具有活性基团的活性薄膜；_、t[0078]4于所述活性薄膜表丽成光受体蛋白，所述光受体蛋白与所述活性薄1旲的活性基团结合形成共价键，以连接所述光受体蛋白与所述活性薄膜。[0079]在步骤1中，请参阅图1中的S1步骤及图2a，提供石墨烯2及微加热器平台1，并将所述石墨烯2转移至所述微加热器平台1上；[0080]具体的，在本实施例中，所述石墨烯2为单层石墨烯，在其他实施例中，也可以为双层或多层石墨烯。另外，优选地，所述石墨烯2可以为但不限于铜基底上生长的石墨烯。进一步，本实施例所述石墨烯2为本征石墨烯，但并不以此为限。[0081]作为示例，采用直接转移法或PMMA聚甲基丙烯酸甲酯法将所述石墨烯转移至所述电极器件上。[0082]具体的，以直接转移法为例，将所述石墨烯转移至所述电极器件上包括如下步骤：首先，将表面生长有所述石墨烯2的所述铜基底置于腐蚀溶液中腐蚀2h，所述腐蚀溶液为一定浓度譬如浓度为0.lgml的FeN033溶液或FeCl3溶液，使所述石墨烯2与所述铜基底分离;其次，利用微加热器平台将所述石墨烯2捞起。[0083]具体的，使用FeN〇33溶液或FeCl3溶液使所述石墨烯2与所述铜基底分离之后，利用微加热器平台将所述石墨烯2捞起之前，还可以包括将所述石墨烯2置于一定摩尔浓度譬如摩尔浓度为10%的HC1溶液中腐蚀lh，以去除所述石墨烯2表面残留的铜的步骤。[0084]同时，步骤1中所述微加热器平台的制备方法具体为：[0085]请参阅图2b_2c，首先进行步骤1-1，提供一衬底11，并于所述衬底11上形成复合膜12,所述复合膜用于定义出加热膜区（图中未示出）和支撑梁区（图中未示出）；[0086]作为示例，步骤1-1中，所述衬底11为（100面的硅衬底，也可以为SOI衬底，以提高器件内部电路的运行速度等。所述复合膜12为至少一层氧化硅膜及至少一层氮化硅膜形成的复合膜。[0087]具体的，所述复合膜12在后续工艺中图形化后，定义出所述加热膜区和支撑梁区。所述复合膜I2采用氧化、等离子体增强化学气相沉积（PECVD、或低压化学气相沉积LPCVD等方法形成于所述衬底11上。在其他实施例中，所述复合膜12还可以为掺氮多孔、碳化硅等，这些材料对硅的各向异性湿法腐蚀有良好的自停止效应，此外，其热传导系数很小，制作的支撑梁区绝热性能好，产生的热损耗较低。[0088]优选地，所述复合膜12制备工艺为:首先，利用低压化学气相沉积LPCVD依次沉积一层厚度为0•lwn〜0.5um本实施例为〇•2um的氧化硅和一层厚度为0.lum〜0.5wn本实施例为〇•2wn的氮化硅;其次，再利用等离子体增强化学气相沉积PECVD依次沉积一层厚度为〇•lWii〜0.5胞本实施例为〇•2_的氧化硅和一层厚度为〇•lMl〜〇•5tlm本实施例为0•2mi的氮化硅。进一步，若所述复合膜由两层以上氧化硅膜及两层以上氮化硅膜形成，则优选为所述氧化硅膜与所述氮化硅膜交替叠置。[0089]作为示例，所述支撑梁区的形状为直线形或蛇形。[0090]具体的，可以通过弯曲结构来增加所述支撑梁区的长度，如采用蛇形设计，有助于减小支撑梁区的热导。[0091]请参阅图2d，进行步骤1-2，于所述复合膜I2上制作加热金属层13,并于所述加热金属层13上图形化出电阻器件13〇,所述电阻器件包括加热电阻丝131、第一供电引线132、'第一供电电极133;[0092]具体的，所述加热金属层13的材料为TiAu或者TiPt，所述加热金属层I3的厚度为30mn〜300mn，在本实施例中，所述加热金属层13的厚度为1〇〇11111，另外，所述图形化方法为采用lift-off或者湿法腐蚀工艺，其中，所述加热电阻丝131优选为蛇形加热电阻丝，这样可以合理安排其尺寸，并增加温度分布的均匀性，也可以为其它形状的加热电阻丝，在此不做限制。另外，所述第一电极引线132连接所述加热电阻丝131以及所述第一供电电极133，并且，所述第一供电引线132优选位于所述支撑梁区的表面。[0093]请参阅图2e，进行步骤1-3，于所述加热金属层13上形成绝缘层14;[0094]具体的，所述绝缘层14为采用等离子体增强化学气相沉积PECVD于所述加热金属层13上制作氮化娃绝缘层。其中，所述氮化娃绝缘层的厚度为400nm〜600nm，在本实施例中，优选为500nm。[0095]请参阅图2f，进行步骤1-4，于所述绝缘层14上形成测试金属层15,并于所述测试金属层15上图形化出电极器件150,所述电极器件150包括测试电极151、第二供电引线152、第二供电电极153,至少所述测试电极151与所述加热电阻丝131上下对应设置，另外，所述石墨烯2至少覆盖所述测试电极151;[0096]作为示例，所述测试电极151为叉指电极。[0097]具体的，所述测试金属层15的材料为TiAu或者TiPt，所述测试金属层15的厚度为30nm〜300nm，在本实施例中，所述测试金属层15的厚度为100nm，另外，所述电极器件150的形成方法为采用lift-off或者湿法腐蚀工艺。另外，所述第二电极引线152连接所述测试电极151以及所述第二供电电极153,并且，所述第二供电引线152优选位于对应于所述支撑梁区的位置。[0098]优选地，在本实施例中，所述测试电极151为叉指电极，其中，所述叉指电极位于加热膜区相对应处，用于连接石墨烯，并且采用叉指电极构建内建电场，更有效的驱动光生载流子流动，从而使得响应信号增强，当然，也可以为其他形状的电极，如蛇形电极等，在此不作限制。[0099]请参阅图2g，进行步骤1-5，于步骤1-4形成的结构中形成薄膜释放窗口16,并露出所述衬底11;[0100]具体的，在形成所述薄膜释放窗口16的过程中，保留所述电极器件包括测试电极151、第二供电引线152、第二供电电极153以及所述电阻器件包括加热电阻丝131、第一供电引线132、第一供电电极133，去除裸露的所述绝缘层14和所述复合膜12。优选地，于所述复合膜12中图形化出加热膜区和支撑梁区，所述支撑梁区至少支撑所述加热电阻丝131以及所述测试电极151，且连接所述加热膜区与所述衬底11;[0101]请参阅图2h-2j，进行步骤1-6，通过所述薄膜释放窗口16腐蚀部分所述衬底11形成隔热腔17,以释放出所述加热膜区和支撑梁区；[0102]具体的，步骤1-6中，采用各向异性腐蚀液腐蚀所述衬底11，所述各向异性湿法腐蚀液如四甲基氢氧化铵TMAH或氢氧化钾K0H等，以掏空所述复合膜12下面的衬底，释放出薄膜结构，得到悬膜式结构的器件。优选地，所述隔热腔17为倒梯形体等隔热腔。经过上述步骤形成的具有悬膜式加热结构的微加热器平台，可以减少衬底对石墨烯性能的影响，更可以通过调节加热电压来控制工作温度，从而调节光生载流子迁移率和浓度，以提高光探测器件的性能。[0103]需要说明的是，采用本实施例二提供的悬膜式的加热结构微加热器平台）为传感器提供工作所需的温度，通过改变所述加热电阻丝131两端电压调节温度，通过悬膜结构富集热量，有利于提高温度的均匀性，易于通过调节和控制工作温度来提高传感器的性能。并且当光照射在固化光受体蛋白4的石墨烯2上时，光生载流子的产生使得器件的电阻发生变化，通过测量探测电极间的电阻变化就能实现光探测。[0104]在步骤2中，请参阅图1中的S12所示，将步骤1所得到的结构置于化学气相沉积反应炉中退火；[0105]作为示例，步骤2具体包括：[0106]2-1采用惰性气体对所述反应炉进行通气及排气处理；[0107]2-2于第一温度下向所述反应炉内通入惰性气体；[0108]2-3于第二温度下向所述反应炉内同时通入惰性气体及氢气；[0109]2-4降低所述惰性气体及所述氢气的流量，并对所述反应炉进行降温。[0110]具体的，经过上述退火过程，所述石墨烯2表面无含氧官能团，可得到表面清洁的所述石墨炼2。[0111]作为示例，步骤2-1中，所述惰性气体的流量为500sccm〜2000sccm，所述通气及排气处理时间为2min〜3min。[0112]具体的，在本实施例中，所述惰性气体的流量为lOOOsccm，所述通气及排气处理时间为2•5min。[0113]作为示例，步骤2-2中，所述第一温度为200°C〜300°C，所述惰性气体的流量为500sccm〜2000sccm〇[0114]具体的，在本实施例中，所述第一温度为250°C，所述惰性气体的流量为lOOOsccm。[0115]作为示例，步骤2-3中，所述第二温度为300°C〜400°C，优选地，并于所述第二温度下保持5min〜10min，保温后通入的所述氢气与所述惰性气体的混合气体的总流量5008〇〇11〜20003〇〇11，所述混合气体中所述氢气的体积分数为30%~50%，通入所述惰性气体及所述氢气的时间为40min〜120min。[0116]具体的，在本实施例中，所述第二温度为35TC，并于所述第二温度下保持8min，保温后通入的所述氢气与所述惰性气体的混合气体的总流量lOOOsccm，所述混合气体中所述氢气的体积分数为40%，通入所述惰性气体及所述氢气的时间为80min。[0117]作为示例，步骤2-4中，所述惰性气体的流量5〇sccm〜200sccm，所述氢^气的流量lOsccm〜40sccm，所述降温的方式优选为反应炉自然降温。[0118]具体的，在本实施例中，所述惰性气体的流量lOOsccm，所述氢气的流量30sccm。[0119]在步骤3中，请参阅图1中的S13及图2k，使用试剂对退火后的所述石墨烯2表面进行修饰，以在所述石墨烯2表面形成具有活性基团3的活性薄膜图中未示出）；[0120]作为示例，步骤3中，所述试剂包括1，5-二氨基萘、1-芘丁酸、戊二醛、1-3-二甲氨基丙基-3_乙基碳二亚胺盐酸盐及N-羟基琥珀酰亚胺中的一种或两种以上的组合;所述活性基团为氨基活性基团、羧基活性基团、醛基活性基团中的一种或两种以上的组合。[0121]具体的，经过上述试剂处理，优选的，可得到以相应试剂所对应的基团结尾的活性薄膜，以便于连接所述光受体蛋白4。[0122]具体的，所述活性基团为氨基活性基团、羧基活性基团、醛基活性基团中的一种或两种以上的组合，在其他实施例中，也可以为能实现与本步骤功能相同或相似的带有其他活性基团的活性薄膜。[0123]在步骤4中，请参阅图1中的S14及图21所示，于所述活性薄膜（图中未示出）表面形成光受体蛋白4，所述光受体蛋白4与所述活性薄膜的活性基团3结合形成共价键，以连接所述光受体蛋白4与所述活性薄膜。[0124]作为示例，所述光受体蛋白4包括视蛋白类光受体蛋白、光敏素类光受体蛋白、隐花色素类光受体蛋白、向光色素类光受体蛋白、BLUF结构域类光受体蛋白、紫外光受体类光受体蛋白中的一种或两种以上的组合。[0125]具体的，经由上述步骤6，将所述光受体蛋白4修饰在所述石墨烯2表面，得到基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器。采用光受体蛋白实现波长选择性，提高光吸收率，并且使用光受体蛋白制备的光传感器将会具备比传统光探测器更加简单的结构，更低廉的制造成本以及更高的灵敏度。[0126]实施例二[0127]请参阅图21，本发明还提供一种基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器，所述基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器采用实施例一方案中的制备方法制备而得到，所述基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器包括:微加热器平台1;石墨烯2,位于所述微加热器平台1上;活性薄膜图中未示出），形成于所述石墨烯2的表面;光受体蛋白4,形成于所述活性薄膜上。[0128]作为示例，所述微加热器平台1自下而上依次包括：[0129]衬底11，其中包括一个隔热腔17;[0130]复合膜12,位于所述隔热腔17上方，包括加热膜区以及支撑梁区，所述支撑梁区连接所述加热膜区与所述衬底11;[0131]电阻器件130,包括加热电阻丝131、第一供电引线132、第一供电电极133,其中，至少所述加热电阻丝131形成于所述加热膜区上；[0132]绝缘层14,形成于所述电阻器件130上，至少覆盖所述加热电阻丝131;[0133]电极器件150,形成于所述绝缘层14上，并且包括测试电极151、第二供电引线152、第二供电电极153，其中，至少所述测试电极151与所述加热电阻丝131对应设置，所述石墨烯2至少覆盖所述测试电极151。[0134]优选地，所述复合膜12为至少一层氧化硅膜及至少一层氮化硅膜形成的复合膜。进一步优选地，所述复合膜I2为，首先利用低压化学气相沉积LPCVD依次沉积一层厚度为0•1M1〜0•5wn本实施例为0•2_的氧化娃和一层厚度为〇•lum〜0•5_本实施例为0.2um的氮化娃;其次再利用等离子体增强化学气相沉积PECVD依次沉积一层厚度为〇.iym〜0•5ym本实施例为0•2ym的氧化娃和一层厚度为0•1圓〜0•f5iim本实施例为〇•2um的氮化硅。进一步，若所述复合膜由两层以上氧化硅膜及两层以上氮化硅膜形成，则优选为所述氧化硅膜与所述氮化硅膜交替叠置。[0135]具体的，所述电极器件150厚度为30nm〜300nm，在本实施例中，所述电极器件150的厚度优选为100nm。所述氮化桂绝缘层的厚度为400nm〜600nm，在本实施例中，优选为500nm〇[0136]作为示例，所述测试电极151为叉指电极。[0137]具体的，所述测试电极151为叉指电极，其中，采用叉指电极构建内建电场，更有效的驱动光生载流子流动，从而使得响应信号增强，当然，也可以为其他形状的电极，如蛇形电极等，在此不作限制。、[0138]作为示例，所述活性薄膜为具有活性基团3的活性薄膜，所述光受体蛋白4与所述活性薄膜的活性基团3结合形成共价键，以连接所述光受体蛋白4与所述活性薄膜。[0139]具体的，所述活性薄膜以所述活性基团为结尾，以便于连接所述光受体蛋白4,所述活性基团为氨基活性基团、羧基活性基团、醛基活性基团中的一种或两种以上的组合，在其他实施例中，也可以为能实现与本步骤功能相同或相似的带有其他活性基团的活性'薄膜。[0140]具体的，将所述光受体蛋白4修饰在所述石墨烯2表面，得到基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器。采用光受体蛋白实现波长选择性，提高光吸收率，并且使用光受体蛋白制备的光传感器将会具备比传统光探测器更加简单的结构，更低廉的制造成本以及更高的灵敏度。[0141]综上所述，本发明提供一种基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1提供石墨烯及微加热器平台，并将所述石墨烯转移至所述微加热器平台上;2将步骤1得到的的结构置于化学气相沉积反应炉中退火;3使用试剂对退火后的所述石墨烯表面进行修饰，以在所述石墨烯表面形成具有活性基团的活性薄膜;4于所述活性薄膜表面形成光受体蛋白，所述光受体蛋白与所述活性薄膜的活性基团结合形成共价键，以连接所述光受体蛋白与所述活性薄膜。基于上述方案，本发明通过采用悬膜式的加热结构连接石墨烯，并在石墨烯表面修饰光受体蛋白，一方面采用光受体蛋白实现波长选择性，提高光吸收率;另一方面采用悬膜式加热结构，减少衬底对石墨烯性能的影响，更可以通过加热电压来调节工作温度，从而调节光生载流子迀移率和浓度，以提高光探测器件的性能。[0142]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

权利要求：1.一种基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1提供石墨烯及微加热器平台，并将所述石墨烯转移至所述微加热器平台上；2将步骤1得到的的结构置于化学气相沉积反应炉中退火；3使用试剂对退火后的所述石墨烯表面进行修饰，以在所述石墨烯表面形成具有活性基团的活性薄膜；4于所述活性薄膜表面形成光受体蛋白，所述光受体蛋白与所述活性薄膜的活性基团结合形成共价键，以连接所述光受体蛋白与所述活性薄膜。2.根据权利要求1所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述微加热器平台采用如下步骤制作：1-1提供一衬底，并于所述衬底上形成复合膜，所述复合膜用于定义出加热膜区和支撑梁区；1-2于所述复合膜上形成加热金属层，并将所述加热金属层图形化以得到电阻器件，所述电阻器件包括加热电阻丝、第一供电引线、第一供电电极，至少所述加热电阻丝位于所述加热膜区；1-3于所述加热金属层上形成绝缘层；1-4于所述绝缘层上形成测试金属层，并将所述测试金属层图形化以得到电极器件，所述电极器件包括测试电极、第二供电引线、第二供电电极，至少所述测试电极与所述加热电阻丝上下对应设置，另外，所述石墨烯至少覆盖所述测试电极；1-5于步骤1-4形成的结构中形成薄膜释放窗口，并露出所述衬底；1-6通过所述薄膜释放窗口腐蚀部分所述衬底形成隔热腔，以释放出所述加热膜区和支撑梁区。3.根据权利要求2所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，步骤1-1中，所述衬底为（100面的硅衬底，所述复合膜为至少一层氧化硅膜及至少一层氮化硅膜形成的复合膜。4.根据权利要求2所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，步骤1-4中，所述测试电极为叉指电极。5.根据权利要求2所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，步骤1-6中，所述支撑梁区的形状为直线形或蛇形。6.根据权利要求1所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，步骤1中，采用直接转移法或PMMA法将所述石墨烯转移至所述微加热器平台上。7.根据权利要求1所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，步骤2具体包括：2-1采用惰性气体对所述反应炉进行通气及排气处理；2-2于第一温度下向所述反应炉内通入惰性气体；2-3于第二温度下向所述反应炉内同时通入惰性气体及氢气；2-4降低所述惰性气体及所述氢气的流量，并对所述反应炉进行降温。8.根据权利要求7所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，步骤2-1中，所述惰性气体的流量为500Sccm〜2〇〇〇sccm，所述通气及排气处理时间为2min〜3min。9.根据权利要求7所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，步骤2-2中，所述第一温度为20TC〜30TC，所述惰性气体的流量为500SCCm〜2000sccm。10.根据权利要求7所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，步骤2-3中，所述第二温度为300°C〜400°C，并于所述第二温度下保持5min〜lOmin，保温后通入的所述氢气与所述惰性气体的混合气体的总流量500sccm〜2000SCCm，所述混合气体中所述氢气的体积分数为30%〜50%，通入所述惰性气体及所述氢气的时间为40min〜120min〇11.根据权利要求7所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，步骤2-4中，所述惰性气体的流量50sccm〜200sccm，所述氢气的流量lOsccm〜4〇SCCm，所述降温的方式为反应炉自然降温。12.根据权利要求1所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述试剂包括1，5_二氨基萘、1-芘丁酸、戊二醛、1-3-二甲氨基丙基-3-乙基碳二亚胺盐酸盐及N-羟基琥珀酰亚胺中的一种或两种以上的组合;所述活性基团为氨基活性基团、羧基活性基团、醛基活性基团中的一种或两种以上的组合。13.根据权利要求1所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述光受体蛋白包括视蛋白类、光敏素类、隐花色素类、向光色素类、BLUF结构域类、紫外光受体类中的一种或两种以上的组合。14.一种基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器，其特征在于，包括：微加热器平台；石墨烯，位于所述微加热器平台上；活性薄膜，形成于所述石墨烯的表面；光受体蛋白，形成于所述活性薄膜上。15.根据权利要求14所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器，其特征在于，所述微加热器平台自下而上依次包括：衬底，其中包括一个隔热腔；复合膜，位于所述隔热腔上方，包括加热膜区以及支撑梁区，所述支撑梁区连接所述加热膜区与所述衬底；电阻器件，包括加热电阻丝、第一供电引线、第一供电电极，其中，至少所述加热电阻丝形成于所述加热膜区上；绝缘层，形成于所述电阻器件上，至少覆盖所述加热电阻丝；电极器件，形成于所述绝缘层上，并且包括测试电极、第二供电引线、第二供电电极，其中，至少所述测试电极与所述加热电阻丝上下对应设置，所述石墨烯至少覆盖所述测试电极。16.根据权利要求15所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器，其特征在于，所述测试电极为叉指电极。17.根据权利要求14所述的基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器，其特征在于，所述活性薄膜为具有活性基团的活性薄膜，所述光受体蛋白与所述活性薄膜的活性基团结合形成共价键，以连接所述光受体蛋白与所述活性薄膜。

百度查询： 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 北京正旦国际科技有限责任公司 基于温度调节性能的石墨烯仿生光探测器及其制备方法