[发明专利]一种叉指电极结构偏振相关窄带探测器、其制备和应用有效

专利信息
申请号: 201911035464.5 申请日: 2019-10-29
公开(公告)号: CN110797419B 公开(公告)日: 2021-04-06
发明(设计)人: 易飞;郭颂;万浩威;谈小超;张建兵;刘欢 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: H01L31/0224 分类号: H01L31/0224;H01L31/0352;H01L31/09;H01L31/18
代理公司: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 彭翠;李智
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 电极 结构 偏振 相关 窄带 探测器 制备 应用
【说明书】:

本发明属于偏振相关窄带探测器领域,具体涉及一种叉指电极结构偏振相关窄带探测器、其制备和应用。本发明探测器自下而上包括衬底、金属背板、二氧化硅层、叉指电极结构阵列层以及胶体量子点层;所述叉指电极结构阵列层由若干个叉指电极单元结构纵横排列构成,所述叉指电极单元结构包括中空结构以及中空结构两侧的条形金属,所述中空结构包括两端的中空条形结构以及中间的中空增宽结构。本发明通过调节叉指结构阵列的几何结构参数实现可见光到红外光的特定波长吸收,具有偏振探测能力,提高传统胶体量子点探测器探测灵敏度,能够应用于红外探测领域,并与新型探测材料胶体量子点相结合,形成了集成化,功能一体化的新型红外探测器。

技术领域

本发明属于偏振相关窄带探测器领域,具体涉及一种叉指电极结构偏振相关窄带探测器、其制备和应用。

背景技术

世界范围第三代红外探测器已经具有大规模面阵及双色探测功能的凝视型成型系统。从物理机制上看,探测目标发出的红外辐射本质是电磁波,它具有强度,波长和偏振等多个维度的信息。而传统红外探测器本质是能量分布探测器,在像元层次只对电磁辐射的强度信息有感知能力,并无对波长和偏振信息的感知能力,因而导致对分立元件如滤光片和偏振片等的依赖。新型红外探测器的设计与创新更多从像元层次入手,通过引入新的物理机制并构建新的像元结构以实现新的探测功能。

超表面是人工制造的具有亚波长量级尺寸的周期单元结构,其周期长度一般小于入射波长,它与电磁波互相作用时将在金属表面发生等离子体谐振效应,吸收峰通常出现在谐振频率附近,一般可以通过调整超表面的几何结构参数与材料性质对吸收峰进行调控,其高度的人工可操作性与广泛的应用前景受到各国研究人员的关注。

胶体量子点与普通光电探测材料相比,具有尺寸可控且均匀性好、活性高、物化特性可控、易于表面修饰与室温成膜等特点,量子点由于具有三个维度的限域效应,电子能量在三个维度都具有量子化特性,故任何偏振光都可以诱导子带发生跃迁,优异的光电特性使量子点作为光电探测器的新型材料而倍受广大科研工作者的关注。

传统光电探测器对于能量高于能量带隙的光波都具有较强的吸收,为了提升探测精度,需要增加滤光片、光栅等光学器件来限制探测器响应带宽,导致探测器体积过大,难以集成且成本高昂。

近年许多研究人员提出了不同结构的红外超表面吸收体,但在短波红外区域的窄带吸波体进而制成探测器的研究不是很多,或者是这些结构具有吸收效率不高,吸收带较宽,制备工艺困难等缺点。

一般的量子点探测器都是由于自身材料特性而对光波具有一个较宽的吸收带,无法实现多波长探测以及偏振探测,且量子点导电性有限,正负电极距离过大会影响量子点探测器的灵敏度。

专利CN107170849A公开了一种基于胶体量子点的条型超表面结构偏振相关窄带探测器,实现了特定波长的偏振吸收,然而由于其超表面结构的特点以及探测原理决定了其探测器灵敏度和吸收率有待进一步提高;且量子点薄膜处于中间层,导致其制备工艺复杂。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种基于胶体量子点的叉指电极结构偏振相关窄带探测器、其制备和应用,其通过利用叉指电极结构阵列上产生的局域表面等离激元共振效应与谐振腔的共同作用使得特定波长光能量逐渐被转化吸收殆尽,由探测材料胶体量子点转化为电信号,提高该偏振相关窄带探测器对光的吸收率。由此解决现有技术的探测器需要额外光学配件、对特定波长光的吸收率较低、探测器灵敏度不高等的技术问题。

为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种基于胶体量子点的叉指电极结构偏振相关窄带探测器,自下而上包括衬底、金属背板、二氧化硅层、叉指电极结构阵列层以及胶体量子点层;其中

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