[发明专利]一种错配层钴氧化合物热电薄膜光探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用错配层钴氧化合物热电薄膜制作的高灵敏宽频段光探测器，属于薄膜光探测器设备技术领域。

背景技术

当一束激光照射到沉积在倾斜单晶衬底上的薄膜表面上时，薄膜的上下表面就会产生一个温度差，由于薄膜赛贝克系数的各项异性，则会在薄膜的两端产生一个横向电压信号且电压信号的幅值和薄膜材料ab轴方向和c轴方向的赛贝克系数的差值ΔS成正比，这一效应称之为激光诱导热电压效应。近年来，利用氧化物薄膜材料的激光诱导热电压效应制作的新型光探测器备受关注。和传统的用半导体材料制成的光子探测器相比，基于氧化物薄膜激光诱导热电压效应制备的光探测器价格低廉、信噪比好、不需要制冷、且可以工作在很长的波段范围内。

目前用于制备此类新型光探测器常用的氧化物薄膜材料包括以钇钡铜氧为代表的高温超导薄膜和以镧钙锰氧为代表的巨磁阻薄膜。但这两种薄膜的ΔS值较小，使得探测器的探测灵敏度较小，因此寻找具有较大ΔS值的新型氧化物薄膜材料成为进一步发展此类光探测器的关键所在。最近，日本科学家发现c轴取向生长的错配层钴氧化合物薄膜具有很大的ΔS值，非常适用于制备高灵敏度的光探测器。但截至目前为止，并没有见到关于利用错配层钴氧化合物薄膜制备光探测器的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过在斜切氧化物单晶基底上生长一层c轴取向的错配层钴氧化合物热电薄膜所制成的光探测器。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种错配层钴氧化合物热电薄膜光探测器，它由斜切的氧化物单晶基片和c轴取向的错配层钴氧化合物热电薄膜组成，c轴取向的错配层钴氧化合物热电薄膜采用脉冲激光沉积技术或金属有机沉积技术生长在斜切的氧化物单晶基片上，在薄膜表面有两个用热蒸发、磁控溅射或脉冲激光沉积技术沉积在薄膜表面的电极，两个电极分别通过电极引线与电压信号输出端相连接。

上述错配层钴氧化合物热电薄膜光探测器，所述的斜切的氧化物单晶基片为c轴取向的单晶铝酸镧(LaAlO₃)、钛酸锶(SrTiO₃)或宝石(Al₂O₃)基片，斜切角度θ的范围为0°＜θ≤20°。

上述错配层钴氧化合物热电薄膜光探测器，所述的错配层钴氧化合物热电薄膜为钙钴氧(Ca₃Co₄O₉)、钠钴氧(NaCo_0.5O₂)或铋锶钴氧(Bi₂Sr₂Co₂O₈)薄膜，薄膜厚度为20nm-2μm。

上述错配层钴氧化合物热电薄膜光探测器，所述的两个电极之间的间距为3-8mm，电极材料为金属Pt、Au、Ag、Al或In。

上述错配层钴氧化合物热电薄膜光探测器，所述的电极引线为Au、Ag或Cu材质的细导线，直径为0.01-0.2mm。

上述错配层钴氧化合物热电薄膜光探测器，所述的两根电极引线的输出端并联一个阻值为0.1-50Ω的电阻。

本发明提供的错配层钴氧化合物光探测器的优点在于制备简单、成本低廉、响应波段宽、响应灵敏度高和响应时间快。

附图说明

图1为：本发明错配层钴氧化合物热电薄膜光探测器的结构示意图。

图中标号如下：1、斜切氧化物单晶基片  2、错配层钴氧化合物热电薄膜3、第一电极  4、第二电极  5、第一电极引线  6、第二电极引线

图2为：Bi₂Sr₂Co₂O₈薄膜光探测器对XeCl激光器输出激光(波长：308nm，脉宽：25ns)的电压信号响应图。插图为该光探测器的测量结构示意图。

图3为：Ca₃Co₄O₉薄膜光探测器对XeCl激光器输出激光(波长：308nm，脉宽：25ns)的电压信号响应图。

图4为：Bi₂Sr₂Co₂O₈薄膜光探测器对Nd:YAG激光器输出激光(波长：532nm，脉宽：25ps)的电压信号响应图。

图5为：Bi₂Sr₂Co₂O₈薄膜光探测器对Nd:YAG激光器输出激光(波长：1064nm，脉宽：25ps)的电压信号响应图。