[发明专利]具有改进的探测结果的光电探测器

说明书

本发明涉及一种用于光谱选择性地探测电磁辐射的光电探测器(1‑8)的不同方面，光电探测器具有用于探测电磁辐射的第一波长的第一光电结构元件(100‑106、108)。在此，第一光电结构元件(100‑106、108)具有第一光腔和至少一个设置在第一光腔中的探测单元(21、21a、22、22a、23)。第一光腔通过两个彼此间隔开距离的平行的反射镜层(11、11a、11’、12、12a)形成，第一光腔的长度设计为，使得对于第一波长而言在第一光腔中形成与第一波长相配设的i阶的谐振波(13、13a)。每个探测单元(21、21a、22、22a、23)都具有一个光活性层(210、220、230)，光活性层分别这样设置在第一光腔内，使得谐振波(13、13a)的恰好一个振荡最大值位于光活性层内(210、220、230)。根据本发明的第一方面，第一光电结构元件(100‑106、108)的谐振波(13、13a)的阶数大于1，并且在第一光腔中设置有至少一个光学吸收性的中间层(30、31)和/或至少一个光学透明的触点层(50)。根据第二方面，第一光电结构元件(110、110’)除探测单元(21、21’)外还具有至少一个光学透明的间距保持层(40)和至少一个外部触点(60、60’)，所述间距保持层在第一光腔中设置在反射镜层(11、12)之一与探测单元(21、21’)之间，所述外部触点邻接于探测单元(21、21’)的外表面并且由能导电的材料制成。

技术领域

本发明涉及一种用于光谱选择性地探测电磁辐射的光电探测器，所述光电探测器具有光电结构元件，所述光电结构元件具有光腔和至少一个设置在所述光腔中的探测单元，并且所述光电结构元件能够实现改善的探测结果。

背景技术

用于光谱选择性地探测电磁辐射的光电探测器用于定性地和定量地证明在入射辐射中的特定波长的电磁辐射，在下文中也称为光。在此，所述入射辐射是宽带辐射，其包含多个不同波长的光。这种光电探测器通常具有滤波器或光腔，其能够实现仅特定波长的入射辐射在腔内谐振。在此，所述光腔通过反射镜制成，各反射镜中的至少一个反射镜是半透明的并且各反射镜设置为彼此间隔开距离L。在光腔内，谐振波长的辐射(电磁波)在反射镜之间被多次反射并且增强并且在此穿过光活性层，该光活性层将电磁辐射转换成电功率。这种光电探测器例如在WO2017/029223A1中描述。每个谐振波在光腔内都具有自然数的振荡最大值并且被称为i阶的谐振波，其中，i对应于振荡最大值的数量。所有形成的1阶至n阶的谐振波对光电探测器的电信号做贡献。因此，对谐振波的特定波长的探测仅在对于要探测的波长的有限范围内是可行的或者通过大的外部花费、例如通过连接于上游的滤波器或者对所测量的电信号进行耗费的评估是可行的。

对于在光腔中的特定波长的探测精度的另一个重要因素是由光腔增强的波长范围的宽度。因为虽然已经上面提到了单个谐振波长，其中，理想地仅这些单个谐振波长形成驻波，故在实际中在光腔中分别增强在单个谐振波长周围的一定的波长范围并且形成驻波。光腔的确定对于给定波长的外量子效率(EQE)的增强近似为一系列超高斯分布或洛伦兹分布，其中，最大值分别位于谐振波长处。谐振波长以光谱的形式绘制，也就是说所述谐振波长可以在光电探测器的增强的程度关于波长的示图中作为峰看出。峰所在的波长范围的宽度被称为峰宽，并且在所述波长范围的范围界限处增强已经达到最大值的一半。由于不再能够将在增强的波长范围内的波长彼此区分，因此峰宽越大，探测越不精确。这通过腔质量Q来描述，所述腔质量近似地计算为峰值波长与峰宽的商。

发明内容

本申请的任务是提供一种用于光谱选择性地探测电磁辐射的具有光腔的光电探测器，所述光电探测器能够实现改善的探测。此外，应提供一种用于探测多个不同波长的电磁辐射的光电探测器的节省空间的结构，该结构允许探测器或光谱仪的微型化。

所述任务通过一种根据各独立权利要求中任一项所述的光电探测器来解决。有利的进一步改进方案和实施方式包含在各从属权利要求中。