[发明专利]一种用于提高光电探测器光谱响应度的多层结构在审
申请号: | 201910274292.0 | 申请日: | 2019-04-08 |
公开(公告)号: | CN109994611A | 公开(公告)日: | 2019-07-09 |
发明(设计)人: | 孟彦龙;檀珺;徐恺 | 申请(专利权)人: | 中国计量大学 |
主分类号: | H01L51/42 | 分类号: | H01L51/42 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 310018 浙江省杭州市江*** | 国省代码: | 浙江;33 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 光电探测器 光谱响应度 源层 底层金属层 顶部介质层 多层结构 金属层 光电探测器结构 波段光谱 反射系数 光学优化 厚度配比 波长光 光波长 全波段 相耦合 波段 衬底 沉积 吸收 制备 | ||
本发明提出了一种用于提高光电探测器光谱响应度的多层结构。该结构由衬底上依次沉积的底层金属层1、由1~N个子层构成的源层2、金属层3和顶部介质层4组成。底层金属层1与金属层3以及中间源层2构成一种光电探测器结构,顶部介质层4作为光学优化层与光电探测器相耦合,能够实现不同波段光波长的完美吸收,从而提高光电探测器对该波段光谱的光谱响应度。通过合理设计各层的厚度配比,并调节源层2的厚度可实现对不同波长光的完美吸收,减少反射系数,提高全波段的光谱响应度。该结构简单,容易制备,有助于提高现有光电探测器的光谱响应度。
技术领域
该发明属于可实现完美吸收的纳米结构领域,特别是一种有助于提高光电探测器光谱响应度的纳米结构。
背景技术
光谱响应度是光电探测器的基本性能之一,其表征的是光敏元件的灵敏度,代表了光电探测器对不同波长入射辐射的响应。响应度表征了探测器入射光信号转换为电信号的能力。实际的光电探测器中,一般用响应度R来表征单位入射光功率所产生的光电流,通常定义为单位入射光功率作用到探测器后,在外电路中产生的光电压V 或者光电流Iph与入射光功率P之比, Rv和RI分别称为光电探测器的电压响应度和电流响应度,可表示为:
RI = Iph/𝑃 =𝑒𝜂/ℎ𝑣
其中,𝜂为量子效率,h为普朗克常数,v 为光子频率。当波长单位为微米时,ℎ𝑣 = 1.24/𝜆(eV)。因此,响应度和量子效率关系为:
RI= 𝜂𝜆 /1.24
量子效率和响应度的大小,基本上由器件表面的反射率、吸收系数和载流子的扩散长度决定。半导体材料的吸收系数随着入射光波长变化而变化,与材料的禁带宽度与温度有关,因而量子效率和响应度的数值会随着波长和温度的变化而变化。通过器件结构的优化减少反射带来的光学损耗,增大吸收率,从而减少反射系数,采用合理器件结构使光尽可能大地在耗尽区内被吸收,都可以提高器件的量子效率和响应度。
发明内容
本发明提出了一种用于提高光电探测器光谱响应度的多层结构。通过在金-钙钛矿-金-氧化锌的四层平板纳米结构中保持底层金层和超薄金层厚度不变,通过改变氧化锌层和钙钛矿层的厚度,实现对光的完美吸收。这种结构的制备有助于提高光电探测器光谱响应度。
本发明采用的技术方案是:
一种用于提高光电探测器光谱响应度的多层结构,其特征在于,基底上依次沉积的有底层金属层1、由1~N个子层构成的源层2、金属层3以及顶部介质层4。
根据权利要求1所述的一种用于提高光电探测器光谱响应度的多层结构,其特征在于,所述的底层金属层1为Au,Ag,Al,Cu,Ni中的一种。
所述的所述的源层2由1~N个子层构成,N为1~5之间的整数。
所述的金属层3为Au,Ag,Al中的一种。
所述的顶部介质层4为ZnO,Si3N4 ,Al2O3,SiO2,ZnS中的一种。
所述的底层金属层1厚度不小于100 nm。
所述的源层2厚度为10nm~200nm之间。
所述的金属层3厚度1 nm ~ 50 nm之间。
所述的顶部介质层4厚度为1nm~200nm之间。
本发明的有益效果是:结构简单,通过合理设计各层的厚度配比,并调节源层2的厚度可实现在可见光波段内的不同波长光的完美吸收,减少反射系数,这种结构的制备有助于提高光电探测器光谱响应度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中国计量大学,未经中国计量大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201910274292.0/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。
- 同类专利
- 专利分类
H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L51-00 使用有机材料作有源部分或使用有机材料与其他材料的组合作有源部分的固态器件;专门适用于制造或处理这些器件或其部件的工艺方法或设备
H01L51-05 .专门适用于整流、放大、振荡或切换且并具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒的;具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒的电容器或电阻器
H01L51-42 .专门适用于感应红外线辐射、光、较短波长的电磁辐射或微粒辐射;专门适用于将这些辐射能转换为电能,或者适用于通过这样的辐射进行电能的控制
H01L51-50 .专门适用于光发射的,如有机发光二极管
H01L51-52 ..器件的零部件
H01L51-54 .. 材料选择