[发明专利]集成亚波长金属光栅硅基阻挡杂质带探测器及制备方法

说明书

本发明提供了一种集成亚波长金属光栅硅基阻挡杂质带探测器及制备方法，包括：负电极部件、衬底部件、吸收层部件、阻挡层部件、金属光栅部件以及正电极部件；所述正电极部件设置于阻挡层部件上方；所述吸收层部件设置于正电极部件下方；所述负电极部件设置于衬底部件下侧；所述金属光栅部件设置于阻挡层部件上方；所述正电极部件包括：正电极接触区构件；所述正电极接触区构件设置于正电极部件的下部。本发明基于亚波长金属光栅的等离激元共振效应，利用金属等离激元的近场局域特性，当降低吸收层的厚度时，保持器件吸收层的有效吸收效率。

技术领域

本发明涉及太赫兹探测技术领域，具体地，涉及一种集成亚波长金属光栅硅基阻挡杂质带探测器及制备方法，尤其涉及一种集成亚波长金属光栅的台面式硅掺磷阻挡杂质带太赫兹探测器及制备方法。

背景技术

甚长波红外至太赫兹波段光电探测技术由于涉及国家安全、天文观测、人体安检、无损探伤等领域的应用，已经受到国内外科研工作者的极大关注。硅基阻挡杂质带探测器工作在10K以下的低温环境中，可对5～40μm波段范围内的甚长波红外至太赫兹波段辐射进行有效探测，在民用、军事和航空航天领域有着广泛的应用前景。硅基阻挡杂质带探测器主要有两种器件结构及制备工艺：一种是平面型结构及制备工艺，另一种是台面型结构及制备工艺。平面型硅基阻挡杂质带探测器通常采用离子注入形成吸收层，但由于离子注入会导致材料损伤，产生大量缺陷形成复合中心，制成的探测器暗电流较大，同时离子注入的深度通常小于1μm，难以形成较厚的吸收层，因此对入射的甚长波红外-太赫兹辐射响应率较低。针对平面型探测器存在的问题，研究人员对平面型探测器进行改进，研制出台面型探测器。台面型探测器通常是在高导衬底上依次连续外延生长吸收层和阻挡层，正电极设置在阻挡层的顶部，负电极设置在高导衬底的底部。台面型硅基阻挡杂质带探测器是便于调节吸收层厚度及掺杂浓度，缺点是受限于器件制备工艺水平、材料掺杂质量和器件厚度的制约，台面型硅基探测器件仍然存在光电响应低与暗电流大等问题。而且，国际上现有的硅基阻挡杂质带探测器响应主要集中在甚长波红外波段，在30μm以上的太赫兹波段响应性能较差。

专利文献CN110784251A公开了一种与天线阵列有关的装置和方法。该方法可以包括：从天线阵列的多个子阵列中的每个子阵列向一个或多个远程用户终端传输参考信号，每个子阵列包括能够与远程通信节点建立回程链路的天线阵列的一定数量的辐射元件。该方法还可以包括：从一个或多个远程用户终端接收测量信号，该测量信号指示所接收的参考信号的一个或多个特性。该方法还可以包括：基于所接收的测量信号来选择用于与远程通信节点进行回程通信的子阵列的第一子集和用于与一个或多个远程用户终端进行接入通信的子阵列的第二子集，第二子集包括剩余子阵列中的一个或多个子阵列。该专利的结构和性能仍然有待提升的空间。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种集成亚波长金属光栅硅基阻挡杂质带探测器及制备方法。

根据本发明提供的一种集成亚波长金属光栅硅基阻挡杂质带探测器，其特征在于，包括：负电极部件、高导硅衬底部件、吸收层部件、阻挡层部件、金属光栅部件、以及正电极部件；所述正电极部件设置于阻挡层部件上方；所述吸收层部件设置于正电极部件下方；所述负电极部件设置于衬底部件下侧；所述金属光栅部件设置于阻挡层部件上方；所述正电极部件包括：正电极接触区构件；所述正电极接触区构件设置于正电极部件的下部。

优选地，所述吸收层部件采用硅掺磷吸收层。

优选地，所述阻挡层部件采用硅阻挡层部件；所述硅阻挡层部件的阻值大于设定阈值。

优选地，所述衬底部件采用硅衬底；所述硅衬底的导值大于设定阈值。

优选地，所述金属光栅部件包括：金属光栅；所述金属光栅的周期为8～32μm。

优选地，所述金属光栅的厚度为2～7μm；所述金属光栅的占空比为1/4～3/4。

优选地，正电极接触区构件采用磷离子注入形成。