[实用新型]一种近红外光电探测器

说明书

本实用新型公开了一种近红外光电探测器，从下到上依次包括背电极层、掺杂半导体层、前电极层；所述前电极层设置于掺杂半导体层的顶面一侧，在所述前电极层的内侧面设置有与所述前电极层的侧面夹角相交的多个相互间平行设置的纳米结构层；所述纳米结构层和前电极层形成一相交的梳子状结构；所述纳米结构层和前电极层均设置在掺杂半导体层上。本实用新型的近红外光电探测器的Ti₃C₂T_X被证明具有很好的金属性，因此可以作为基于热电子探测的近红外光电探测器中的金属部分。由于外部官能团的存在，而且官能团之间没有相互的连接，因此它作为探测器具有很低电噪声，信噪比高。

技术领域

本实用新型涉及探测器领域，具体为一种近红外光电探测器。

背景技术

近红外光电探测器在民用和军事中有着广泛的应用中，如航空航天、光通信、工业控制、近红外成像等领域。近红外光电探测器的原理是基于光电效应——红外辐射的光子在半导体内激发非平衡载流子，引起了其电学性能变化，从而被仪器设备所探测到。商用的近红外探测器如Si的探测极限是～1107nm(Si的带隙为1.12ev)。通常，在900-1107nm的探测非常微弱。而近红外从1107nm-2500nm常采用InGaAs作为探测器，这种探测器价格昂贵，一般在几十万元左右。基于HgCdTe的探测器虽然能在近红外和中红外探测，但其包含有毒的汞，并且需要制冷。因此迫切需要找到一种低成本红外探测器。

2011年，Knight等人展示了一种基于等离激元纳米天线和硅的自由空间热电子近红外光电探测器，能够探测硅带隙能量以下的近红外光(Science2011；332:702–4)。该器件的工作原理如下：等离激元纳米天线同时用作光收集器和电子发射器。光在被等离激元天线吸收后，在表面等离激元的非辐射衰变之后，产生热电子并将其注入到n型硅衬底的导带中，然后通过硅上的欧姆接触进行收集，如图1所示(Adv.OpticalMater.2018,1800995)。

然而目前所展示的这种结构的探测器的噪声相对较大，在检测微弱信号时候，它的信噪比会非常的低。

现有技术中，基于热电子的近红外探测器能够探测半导体禁带外的光信号，它的探测极限为金属与半导体接触的肖特基势垒qφB。然而，在常温下，它的电噪声相对较大，因此需要解决此种探测器在常温下噪声高的问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中存在的探测器常温下噪声高的缺陷，提供一种能有效的降低器件的电噪声，使其信噪比SNR达到＞120dB。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下方案：

一种近红外光电探测器，从下到上依次包括背电极层、掺杂半导体层、前电极层；所述前电极层设置于掺杂半导体层的顶面一侧，在所述前电极层的内侧面设置有与所述前电极层的侧面夹角相交的多个相互间平行设置的纳米结构层；所述纳米结构层和前电极层形成一相交的梳子状结构；所述纳米结构层和前电极层均设置在掺杂半导体层上。所述梳子状结构是指前电极层为宽度更薄的层板状，连接在纳米结构层的侧面，并与纳米结构层呈直角连接或者呈一定的夹角连接，并且前电极层设置多个，并相互间平行设置，均连接于纳米结构层的同一侧面。

本实用新型还提供如下优化方案：

优选的，所述背电极层材质为Ti₃C₂T_X薄膜。

优选的，所述掺杂半导体层材质为n型半导体或者p型半导体。

优选的，所述前电极层材质为Ti₃C₂T_X薄膜。

优选的，所述纳米结构层材质为Ti₃C₂T_X纳米结构。