[发明专利]一种基于光热电效应的光探测器

说明书

本发明涉及一种基于光热电效应的光探测器，该探测器包括基底、热电材料层、电极，热电材料层和电极设置在基底上，热电材料层的两端连接电极，在热电材料层的任一端的上面设置有相变材料层，相变材料层上还设置微结构层。微结构层用以吸收光，并将光转化为热。这些热通过相变材料层传导到热电材料层。因为相变材料层的热传导性能或者吸收光的性能严重地依赖于温度，所以在热电材料层两端测得的电势差更严重地依赖于微结构层所吸收的光。这种级联放大的效果提高了光探测的灵敏度。

技术领域

本发明涉及光探测领域，具体涉及一种基于光热电效应的光探测器。

背景技术

热电效应是指当半导体处于不同的温度时，半导体中的载流子随着温度梯度由高温区向低温区移动，从而产生电荷积累和电势差。物质吸收光后，将能量转化为热；可以再通过热电材料将热信号转化为电信号，实现光探测。但是传统检测方法灵敏度低。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种基于光热电效应的光探测器，该探测器包括基底、热电材料层、电极，热电材料层和电极设置在基底上，热电材料层的两端连接电极，在热电材料层的任一端的上面设置有相变材料层，相变材料层上还设置微结构层。

更进一步地，热电材料层的材料为Bi₂Te₃或SbTe₃。

更进一步地，相变材料层的材料为温度变化导致热传导系数变化的材料。

更进一步地，相变材料层的材料为温度变化导致吸收光性能变化的材料。

更进一步地，相变材料层的材料为二氧化钒。

更进一步地，微结构层由贵金属纳米颗粒构成。

更进一步地，微结构层为带有孔洞的贵金属薄膜。

更进一步地，贵金属纳米颗粒为球形、方形或矩形。

更进一步地，贵金属纳米颗粒嵌入到相变材料层中。

更进一步地，在贵金属纳米颗粒上还覆盖石墨烯薄膜。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于光热电效应的光探测器，在热电材料层上引入相变材料层，相变材料层上设置微结构层。微结构层用以吸收光，并将光转化为热。这些热通过相变材料层传导到热电材料层。因为相变材料层的热传导性能或者吸收光的性能严重地依赖于温度，所以在热电材料层两端测得的电势差更严重地依赖于微结构层所吸收的光。这种级联放大的效果提高了光探测的灵敏度。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是基于光热电效应的温度探测器的示意图。

图2是具有矩形孔洞的贵金属薄膜的示意图。

图3是具有二聚体孔洞的贵金属薄膜的示意图。

图中：1、基底；2、热电材料层；3、电极；4、相变材料层；5、微结构层；6、孔洞。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1