[发明专利]一种改进型室温高灵敏SOS衬底太赫兹检测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改进型室温高灵敏SOS衬底太赫兹检测器及其制备方法，其检测器以硅基SOS基片作为衬底，所述衬底上反应离子刻蚀（RIE）的硅探测微桥，所述硅探测微桥两端连接金薄膜电极。本发明还公开了制备所述检测器的方法。本发明的检测器工作于室温，具有高灵敏度，快响应时间，制备简单，同主流硅工艺兼容便于做成大规模阵列芯片的特点，使其在太赫兹材料检测、太赫兹成像等方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及光电子材料和器件领域，尤其涉及一种室温高灵敏SOS衬底光电导器件及其制备方法，可应用于太赫兹波段材料检测和太赫兹成像。

背景技术

利用热探测和光子探测是太赫兹检测两种主要机制。

热探测主要是利用检测材料的热敏性能，在吸收太赫兹波能量后，材料的电阻发生变化，从而实现对于太赫兹信号的检测。常见的热检测材料有铋，铌，氧化钒，非晶硅，六氮五铌等，在室温下，这些材料总体体现出太赫兹信号电压响应率不高，噪声电压较大，从而器件的太赫兹检测灵敏度不高。

光电导太赫兹检测器的探测机理，是通过半导体材料吸收被探测太赫兹波光子而改变半导体材料中载流子(电子或者空穴)浓度从而改变其电导率，实现对于太赫兹信号的检测。在室温下，光电导检测器的热噪声影响很小，因此其噪声电压相较于热探测器而言可大幅降低，因此在太赫兹信号的高灵敏度和高信噪比探测方面具有优势。

发明内容

本发明的目的是为了在室温下实现对于太赫兹信号的高灵敏性检测，制备高灵敏太赫兹成像设备而提出的一种室温高灵敏硅基光电导太赫兹检测器及制备方法。

实现本发明的具体技术方案是：

一种室温高灵敏硅基光电导太赫兹检测器，特点是：该检测器以硅基SOS基片作为检测器的衬底，所述衬底上反应离子刻蚀的硅探测微桥，所述硅微桥两端连接金薄膜电极。

所述衬底中顶层硅为N型掺杂中阻硅，其电阻率2.5-10ohm.cm。

所述硅探测微桥的厚度为100nm至200nm。

所述金薄膜电极的引线走向与检测信号的极化方向一致。

一种上述室温高灵敏硅基光电导太赫兹检测器的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：通过硅基衬底的清洗工艺对SOS基片进行清洗；

步骤2：通过光刻(Photoetching-PE)工艺，经过光刻板掩膜，在SOS基片上复制上图形；

步骤3：通过反应离子刻蚀工艺在SOS基片上刻蚀硅探测微桥；

步骤4：通过磁控溅射(Magnetron Sputtering Film Deposition-MSFD)工艺在SOS基片上溅射金薄膜；

步骤5：通过剥离(Lift-off)工艺，将金电极制备在SOS基片上。

所述步骤1具体包括：

A1：用溶液A在沸腾状态下，浸泡SOS基片10min；所述溶液A为NH₃.H₂O、H₂O₂和H₂O混合溶液，其体积比NH₃.H₂O:H₂O₂:H₂O＝1:2:5；

A2：用溶液B在沸腾状态下，浸泡SOS基片10min；所述溶液B为HCl、H₂O₂和H₂O混合溶液，其体积比HCl:H₂O₂:H₂O＝1:2:7。