[发明专利]一种基于光热电转换效应的超高频光子探测器

权利要求书

1.一种基于光热电转换效应的超高频光子探测器，其特征在于包括：包括锁相放大器（1）、h-BN透光层（2）、InSe薄膜左Pd电极（3）、InSe薄膜（4）、P掺杂Si基底直流电源VL（5）、P掺杂Si基底Pd电极（6）、石墨屏蔽层直流电源VR（7）、石墨屏蔽层Pd电极（8）、石墨屏蔽层（9）、h-BN基底（10）、SiO₂氧化层（11）、P掺杂Si基底（12）、InSe薄膜右Pd电极（13），首先在掺杂浓度为2×10¹⁶cm^-3的厚度为200-240nm的P型双面高抛光单晶硅基体上通过热氧化法制备厚度为100-200nm的SiO₂氧化层，利用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)转移法将厚度为10nm厚度的石墨屏蔽层放置于SiO₂氧化层表面，再将采用化学气相沉积法制备厚度为30nm的h-BN薄膜通过PMMA方法转移至SiO₂氧化层及石墨屏蔽层的表面作为h-BN基底，然后将厚度为5nm的InSe薄膜通过PMMA方法转移至h-BN基底的上表面，将厚度为20nm的h-BN薄膜通过PMMA方法转移至InSe薄膜上表面作为h-BN透光层，以上每次转移步骤都需要通过丙酮溶解、还原热处理、氧化热处理的工序以去除转移过程中的PMMA残留物，采用电子束蒸发法制备厚度为100nm的Pd电极。

2.根据权利要求1所述的一种基于光热电转换效应的超高频光子探测器，其特征在于所述的Pd电极通过电子束蒸发法分别沉积在InSe薄膜上表面、石墨屏蔽层侧面及P掺杂Si基底的侧面，其中在InSe薄膜上表面，分别沉积左右对称的两个Pd电极，沉积厚度为100nm，通过导线将外部锁相放大器（1）、InSe薄膜左Pd电极（3）、InSe薄膜右Pd电极（13）、石墨屏蔽层直流电源VR（7）、石墨屏蔽层Pd电极（8）、P掺杂Si基底直流电源VL（5）连接，可测量不同超高频光波照射下，InSe薄膜（4）两个电极间的电压差，进而获取光波波长。

3.根据权利要求1所述的一种基于光热电转换效应的超高频光子探测器，其特征在于所述的石墨屏蔽层采用机械剥离法从高定向热解石墨中获取，厚度为10nm, 长度小于40nm, 宽度小于30nm的矩形薄膜，石墨屏蔽层夹在h-BN基底与SiO₂氧化层之间起到屏蔽电场的作用。

4.根据权利要求1所述的一种基于光热电转换效应的超高频光子探测器，其特征在于所述的h-BN薄膜为采用化学气相沉积法制备，h-BN透光层具有厚度为20nm且长度为50nm、宽度为30nm的矩形薄膜结构，h-BN基底的长度为80nm，宽度为40nm，厚度为10nm, 在制备过程中将其右边底部留出矩形缺口用于放置石墨屏蔽层。

5.根据权利要求1所述的一种基于光热电转换效应的超高频光子探测器，其特征在于所述的锁相放大器采用30MHz高频数字锁相放大器，灵敏度1nV至1V，时间常数为3us至3Ks。