[发明专利]一种混合等离子体波导的光电探测器

说明书

本发明公开了一种混合等离子体波导的光电探测器，包括：衬底，所述衬底的上表面铺设有硅波导和第一金属电极，所述硅波导的上表面设有由黑砷磷薄膜和石墨烯薄膜相接触组成的异质结，所述异质结的上表面设有第二金属电极，所述石墨烯薄膜的一部分延伸离开硅波导，并与第一金属电极的上表面接触。待测光沿着硅波导进行长距离传输，在进行传输的过程中，待测光的消逝波会进入到石墨烯薄膜和黑砷磷薄膜所形成的异质结，从而被所述异质结吸收并进行光电转换。通过这样的结构使得整个光电探测器响应灵敏度高，具有高探测效率。本发明用于光电探测器技术领域。

技术领域

本发明涉及光电器件技术领域，特别涉及一种混合等离子体波导的光电探测器。

背景技术

在石墨烯、过渡金属硫族化合物、黑磷和黑砷磷等二维材料光探测器研究中，绝大部分探测光都是垂直照射二维材料超薄平面，仅纳米级的膜厚对光束的直接吸收极小。虽然有部分工作利用金属等各种纳米阵列结构的光场局域共振效应或反射干涉法用以部分增强二维材料表面光场、间接增大二维材料光吸收，但不仅其增强效果有限、纳米阵列结构本身会损耗掉一部分光能量，而且只限于特定波长的共振或干涉增强，难以取得高探测效率，并造成较大的探测器极间电容和较长的响应时间。

发明内容

本发明目的在于提供一种混合等离子体波导的光电探测器，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种混合等离子体波导的光电探测器，包括：衬底，所述衬底的上表面铺设有硅波导和第一金属电极，所述硅波导的上表面设有由黑砷磷薄膜和石墨烯薄膜相接触组成的异质结，所述异质结的上表面设有第二金属电极，所述石墨烯薄膜的一部分延伸离开硅波导，并与第一金属电极的上表面接触。

进一步，所述石墨烯薄膜的下表面与硅波导的上表面接触，所述石墨烯薄膜的上表面与黑砷磷薄膜的下表面接触，所述黑砷磷薄膜的上表面与第二金属电极接触。

进一步，所述第一金属电极的材质为金、银或者铜。

进一步，所述第二金属电极的材质为金、银或者铜。

进一步，所述第一金属电极与第二金属电极之间的距离大于等于10nm且小于等于100nm。

进一步，所述黑砷磷薄膜的禁带宽度≤0.15eV。

进一步，所述衬底为二氧化硅。

进一步，所述石墨烯薄膜为单层石墨烯。

本发明的有益效果：通过一种混合等离子体波导的光电探测器，包括：衬底，所述衬底的上表面铺设有硅波导和第一金属电极，所述硅波导的上表面设有由黑砷磷薄膜和石墨烯薄膜相接触组成的异质结，所述异质结的上表面设有第二金属电极，所述石墨烯薄膜的一部分延伸离开硅波导，并与第一金属电极的上表面接触。待测光沿着硅波导进行长距离传输，在进行传输的过程中，待测光的消逝波会进入到石墨烯薄膜和黑砷磷薄膜所形成的异质节，从而被所述异质结吸收并进行光电转换。而且，由于黑砷磷薄膜和石墨烯薄膜接触组成异质结构成混合等离子体波导，光波进入到硅波导时，由于表面等离子体的作用，光波得到增强，进而通过混合波导的亚波长光场局域作用使待测光的能量束缚在纳米半导体薄膜区域内。因此，待测光在长距离传输的过程中全部逐渐被吸收并进行光电转换。通过这样的结构使得整个光电探测器响应灵敏度高，具有高探测效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1是光电探测器的截面结构示意图；

图2是光电探测器的立体结构示意图。

具体实施方式