[发明专利]基于上下非对称栅状电极的光电导型光电探测器

说明书

本发明公开了一种基于上下非对称栅状电极的光电导型光电探测器。包括由下至上依次叠置而成的绝缘衬底、Ti金属电极、氮化硼薄膜和两个栅状电极，绝缘衬底上表面覆盖有氮化硼薄膜和Ti金属电极，Ti金属电极整体包裹于氮化硼薄膜内，两个栅状电极分别为正栅电极和负栅电极，正栅电极和负栅电极分别位于氮化硼薄膜上表面两侧。在三个电极通电的情况下，Ti金属电极与两个非对称的金属电极之间形成合适的电场，可以改变光电探测器的响应幅度和响应时间，结合氮化硼薄膜特殊的光电特性，实现一种高性能光电探测机制。本发明的探测效果好，结构简单在光电传感领域有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于光电探测领域，具体涉及一种基于上下非对称栅状电极的光电导型光电探测器。

背景技术

近年来，光电探测技术发展迅速，应用广泛，主要包括红外探测技术，紫外探测技术，激光探测技术和光电综合探测技术等。而光电探测器是光电探测技术的核心器件，通常可分为光电倍增管，电荷耦合器件及半导体光电探测器几大类。半导体光电探测器体积小，功耗低，且具有较高的能量分辨率、较宽的能量响应线性范围以及较短的响应时间，因此逐渐发展成为光电探测领域的主流技术。其中半导体光电探测技术可采用光电导型结构，即光电导探测器。半导体材料作为一种光敏电阻，其具备的光电导效应是光电导探测器的基本工作原理。当入射光源发射的光子能量hv大于半导体材料的禁带宽度Eg时，半导体材料吸收光子的能量，并产生电子-空穴对，从而使材料内部的载流子浓度增加，进而改变半导体材料的导电能力。光电导探测器具有器件结构简单，制备工艺要求低，内部增益高且无需预设低噪放大器等优点因此应用前景广阔，实用价值高。

发明内容

为了提高光电探测器的性能，本发明提供了一种基于上下非对称栅状电极的光电导型光电探测器，可以通过调整氮化硼薄膜下的Ti电极的尺寸、位置和形状来调节探测器响应时间和响应幅度的光电导型探测器。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种基于上下非对称栅状电极的光电导型光电探测器

本发明包括由下至上依次叠置而成的绝缘衬底、Ti金属电极、氮化硼薄膜和两个栅状电极，绝缘衬底上表面覆盖有氮化硼薄膜和Ti金属电极，Ti金属电极整体包裹于氮化硼薄膜内，两个栅状电极分别为正栅电极和负栅电极，正栅电极和负栅电极分别位于氮化硼薄膜上表面两侧。

所述Ti金属电极和两个栅状电极总体呈上下非对称；用于控制彼此之间产生的电场及电流大小和方向。Ti金属电极的一侧边与其中一个栅状电极的内侧边相对齐，Ti金属电极中心与另一个栅状电极中心的连接线与水平面呈30°-60°夹角。

所述栅状电极宽度为10-30μm，厚度为100nm左右，两个栅状电极之间的间距为10-30μm。

通过剥离工艺在绝缘衬底上表面生长Ti金属电极；通过剥离工艺在氮化硼薄膜上表面两侧生长栅状电极。

所述栅状电极采用金属材料制备而成，所述金属材料优选为金，铜，铝；所述Ti金属电极采用钛金属材料制备而成。

所述氮化硼薄膜厚度在200-300nm之间；氮化硼薄膜以纯度99.99％的氮化硼为靶材通过磁控溅射法制备而成，磁控溅射法工艺具有沉积薄膜速度快，膜与衬底结合力好，性能稳定以及操作简单的优点；或通过化学气相沉积法CVD制备而成，CVD沉积法成膜设备简单，操作灵活容易，成本较低，易大面积成膜。

所述绝缘衬底采用绝缘材料制备而成，绝缘材料优选为石英玻璃。

二、一种基于上下非对称栅状电极的光电导型光电探测器的检测方法