[发明专利]一种基于GaN/rGO的红外位置传感器、制备方法及检测方法

说明书

本发明涉及光电传感器领域，提出了一种基于GaN/rGO的红外位置传感器、制备方法及检测方法，其包括GaN衬底，衬底上方两侧的电极和还原氧化石墨烯层。在红外激光光斑照射下GaN的热释电效应，利用器件热释电响应与光斑位移之间的关系，实现对红外光斑位置的探测。与传统基于PN结或肖特基内光效应的光电位置传感器不同，本发明利用GaN自发极化产生的热释电效应来驱动位置传感器工作，该器件具有比硅基器件(1.1eV)更宽的光谱响应范围，从紫光到远红外，大大拓宽了当前商用器件的适用范围。

技术领域

本发明涉及光电传感器领域，具体是一种基于GaN/rGO的红外位置传感器、制备方法及检测方法。

背景技术

基于光电转换的光斑位置传感器目前已广泛应用在了民生、工业、国防等领域，它可无盲区连续地探测光斑位置及其变化，进而反应出与其同步变化的观测目标的位移变化，例如机器人的仿生视觉、原子力显微镜的悬臂位移检测等高精密测量。

虽然阵列式图像传感器件也能用于光斑位置的探测，但是由于阵列像素的存在，导致光斑落在两个像素之间时无法感知其是否存在，从而误判目标的位移。而基于器件横向光电交应的光斑位置传感器不需要分立成许多像素单元，可制备成大面积连续的感光元件，只对光斑的能量中心位置有感应，即光斑大小与其位置的探测无关，可有效解决阵列式图像传感器的盲区问题。

目前商用的硅基光电位置传感器，其原理主要受器件内部PN结或肖特基产生的垂直于器件表面的电场所驱动，当光斑照射在表面某一位置时，光生激子在这一电场作用下上下分离，由于两种载流子横向扩散不一致，上表面两侧的电极收集到的同种电荷量之差，与光斑和电极间的位置存在着关联，从而实现对光斑位置的感知。但是目前的商用器件光谱受限于硅的禁带宽度(1.1eV)，不能对近红外-远红外的目标进行探测；同时器件的制备需要构建多层结构实现PN结或肖特基，涉及掺杂刻蚀等，工艺复杂且成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计了一种基于GaN/rGO的红外位置传感器，

所述传感器为对称结构，包括GaN衬底，所述GaN衬底上两端部的欧姆接触电极和所述欧姆接触电极之间的且与所述欧姆接触电极接触的rGO层；所述GaN衬底Ga面与rGO层形成接触面使得光斑照射处所述rGO层产生热能，改变该处的自发极化，使该处接触面的屏蔽电荷向两端部电极扩散形成电压差。

优选的，所述rGO层的长度L为20mm-40mm，宽度D为1mm-3mm。

基于同样的发明构思，本发明另提供一种传感器的制备方法，包括：

S1：将GaN衬底切割成条状结构并清洗吹干；

S2：在所述衬底两端部沉积欧姆接触电极；

S3：在所述GaN衬底上形成GO薄膜；

S4：还原所述GO薄膜，形成长度为L，宽度为D的rGO层，所述GaN衬底Ga面与所述rGO层形成接触面使得光斑照射处所述rGO层产生热能，改变该处的自发极化，使该处接触面的屏蔽电荷向两端部电极扩散形成电压差。

优选的，所述S1中条状结构长度为20mm-40mm，宽度为1mm-3mm；所述S1中清洗方式为用丙酮试剂、异丙醇、去离子水，依次超声清洗10min-20min，所述S1吹干方式为氮气高压吹干；所述S2中沉积欧姆接触电极方式为热蒸发或电子束蒸发。

优选的，所述欧姆接触电极厚度为80mm-120nm；所述欧姆接触电极间的距离为20mm-30mm。

优选的，所述S3形成GO薄膜方式为：

S3.1在置有0.2μm-0.3μm纤维滤膜的抽滤装置中加入GO溶液抽滤10min-40min，静置使溶剂挥发制得GO粉末；

S3.2将粘附有所述GO粉末的纤维滤膜压置在所述GaN衬底上；