[发明专利]一种基于应变调控抗辐射性能的光探测单元及调控方法

说明书

本发明涉及一种基于应变调控抗辐射性能的光探测单元及调控方法。所述光探测单元包括柔性衬底、反光层、绝缘层、层状二维铁电材料、第一电极和第二电极；在所述柔性衬底上依次制备所述反光层、所述绝缘层和所述层状二维铁电材料；在所述层状二维铁电材料上分别制备所述第一电极和所述第二电极；所述第一电极和所述第二电极之间施加电场的方向与所述层状二维铁电材料面内极化方向平行。本发明的目的是提供一种基于应变调控抗辐射性能的光探测单元及调控方法，可应用于航空航天以及强辐射环境中，并根据实际需要调控抗辐射性能。

技术领域

本发明涉及光探测领域，特别是涉及一种基于应变调控抗辐射性能的光探测单元及调控方法。

背景技术

光探测单元在人们的生产、生活中的应用非常广泛，主要是通过探测光在传感器中引起的电流、电压、温度等的变化来识别光的波长或者是光的强度。目前的商用传感器主要用于普通的地面环境中，所需要考虑的辐射主要是周围电子器件、信号传输等低剂量率、低剂量的辐射，然而这些辐射对于普通光探测单元的影响不大，不会直接引发光探测单元的功能失效或者破坏。但当光探测单元被应用到航空航天、深空探测、核爆现场等强辐射环境的时候，必须考虑强辐射环境下的高辐射剂量率、剂量等高能粒子对于光探测性能影响，以及可能引发的光探测单元损坏等。一般情况下，在研发航空航天、深空探测、核爆现场等强辐射环境应用的光探测单元时，主要利用⁶⁰CO-γ射线来进行地面模拟抗辐射性能测试。一般情况下，近地轨道上工作的光探测单元至少要能承受100krad(Si)的⁶⁰CO-γ射线辐射剂量，而应用于深空探测的光探测单元至少要承受1Mrad(Si)的⁶⁰CO-γ射线的辐射剂量，在核爆环境中工作的光探测单元随距离核爆中心的距离远近需要承受1Mrad(Si)至100Mrad(Si)的⁶⁰CO-γ射线辐射剂量。另外，由于工作环境的动态变化，光探测单元所承受的辐照剂量率变化也非常大。考虑到这些特殊的工作环境，研发一种具有较高抗辐射性能的光探测单元至关重要。另外，仅具有高抗辐射性能并不能满足实际的需求，在具有高抗辐射性能的同时，必须考虑光探测单元的光响应系数。目前，基于新型层状二维材料的光探测单元具有很高的光响应系数，但是其抗辐射性能很不理想。尤其是在高能量辐射粒子进入层状二维材料以后，将能量传递给材料中的原子，使这些原子离开本来的位置，造成位移损伤，层状二维材料的位移损伤为不可逆损伤，会造成光探测单元性能的直接退化和破坏，严重制约了它们在航空航天、深空探测、核爆现场等强辐射环境中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于应变调控抗辐射性能的光探测单元及调控方法，可应用于航空航天以及强辐射环境中，并根据实际需要调控抗辐射性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于应变调控抗辐射性能的光探测单元，包括：柔性衬底、反光层、绝缘层、层状二维铁电材料、第一电极和第二电极；

在所述柔性衬底上依次制备所述反光层、所述绝缘层和所述层状二维铁电材料；

在所述层状二维铁电材料上分别制备所述第一电极和所述第二电极；所述第一电极和所述第二电极之间施加电场的方向与所述层状二维铁电材料面内极化方向平行。

可选的，所述柔性衬底的厚度小于120μm。

可选的，所述反光层的表面粗糙程度小于3nm，所述反光层的太阳辐射反射系数大于0.5。

可选的，当所述反光层与所述柔性衬底为不同材料时，所述反光层的厚度小于2μm。

可选的，所述绝缘层的表面粗糙程度小于2nm，所述绝缘层的太阳辐射反射系数大于0.55。

可选的，当所述绝缘层与所述反光层为不同材料时，所述绝缘层的厚度大于100nm，所述绝缘层的禁带宽度大于3.8eV。