[发明专利]基于超表面光学天线的红外射频信号探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于超表面光学天线的红外射频信号探测器，其特征在于，包括：自下而上依次设置的衬底、掺杂层和二氧化硅层，制作于掺杂层之上与掺杂层形成肖特基接触的超表面光学天线层，制作于掺杂层之上与掺杂层形成欧姆接触的欧姆电极，以及位于二氧化硅层的上表面的肖特基电极和普通电极；其中，所述超表面光学天线层分别与所述肖特基电极和所述普通电极相连，其内部缝隙由所述二氧化硅层填充；

所述超表面光学天线层是由多个彼此间隔的金属层组成的阵列结构，用于基于其对入射的红外、射频S波段、C波段或X波段的电磁信号所产生的局域表面等离激元效应，进行信号探测；

各金属层相互并联，一端与所述肖特基电极相连，另一端与所述普通电极相连；所述金属层包括第一金属层和第二金属层；

所述第一金属层为宽度为0.5～5mm的金属纳尖阵列，对于入射的红外电磁波具有局域表面等离激元特性；所述金属纳尖阵列为具有周期性纳尖结构的金属阵列；所述纳尖结构为纳米尺度的尖型结构，由金属纳尖构成；

所述第二金属层为宽度为5～100mm的金属阵列，由周期性排列的微米基元构成，对于入射的射频S波段、C波段或X波段的电磁信号具有局域表面等离激元效应；所述微米基元为微米结构。

2.根据权利要求1所述的红外射频信号探测器，其特征在于，所述第一金属层与所述第二金属层均分布在同一平面上，共同构成阵列结构；或者，所述第一金属层与所述第二金属层分别位于两个不同平面，所述第一金属层位于第一平面上，在所述第一平面上构成阵列结构，所述第二金属层位于所述第二平面上，在所述第二平面上构成阵列结构，所述第一平面与所述第二平面相互叠加。

3.一种权利要求1所述的红外射频信号探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、在衬底上通过金属有机化合物化学气相淀积法注入掺杂离子，形成掺杂层；

S102、在掺杂层上通过等离子体增强化学气相淀积法制备二氧化硅层；

S103、在二氧化硅层上通过正胶工艺光刻欧姆电极接触孔图形，并对欧姆电极接触孔图形位置处的二氧化硅层进行腐蚀处理，得到欧姆电极接触孔；通过负胶工艺光刻欧姆电极图形，并采用电子束蒸发法依次蒸发堆叠在一起的Ni/Ge/Au层，剥离去除掉多余的金属和光刻胶，退火合金后在欧姆电极接触孔处形成与掺杂层欧姆接触的欧姆电极；

S104、在二氧化硅层上通过正胶工艺光刻肖特基接触孔图形，并对肖特基接触孔图形位置处的二氧化硅层进行腐蚀处理，形成肖特基接触孔；

S105、在二氧化硅层上通过负胶工艺分别光刻肖特基电极图形和普通电极图形，采用电子束蒸发法依次蒸发堆叠在一起的Ti/Au层，剥离去除掉多余的金属和光刻胶后分别形成肖特基电极和普通电极；

S106、在二氧化硅层上制备多个彼此间隔的金属层组成的阵列结构，形成超表面光学天线层；该超表面光学天线层与掺杂层通过肖特基接触孔形成肖特基接触。

4.根据权利要求3所述的红外射频信号探测器的制备方法，其特征在于，所述第一金属层与所述第二金属层位于同一平面时，所述S106包括：在二氧化硅层上制备宽度为0.5～5mm、且与掺杂层通过肖特基接触孔形成肖特基接触的金属纳尖阵列，构成第一金属层；在二氧化硅层上的制备宽度为5～100mm、且与掺杂层通过肖特基接触孔形成肖特基接触的金属阵列，构成第二金属层；

所述第一金属层与所述第二金属层分别位于两个不同平面时，所述S106包括：在二氧化硅层上制备宽度为0.5～5mm、且与掺杂层通过肖特基接触孔形成肖特基接触的金属纳尖阵列，构成第一金属层；在第一金属层上制备宽度为5～100mm的金属阵列，构成第二金属层。