[发明专利]一种超表面谐振增强窄带光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种超表面谐振增强窄带光电探测器，其特征在于，包括：光学窗口片、介质超表面反射镜、介质谐振腔腔体、光电探测薄膜、读出电极和金属反射镜；

所述光学窗口片、介质谐振腔腔体、金属反射镜从上至下依次分布；所述介质超表面反射镜、光电探测薄膜从上至下依次嵌入在介质谐振腔腔体内；所述读出电极分布在光电探测薄膜两侧；

所述介质超表面反射镜、介质谐振腔腔体和金属反射镜组成光学谐振腔；所述介质超表面反射镜为介质光学天线阵列，其几何参数满足米氏谐振条件；

所述光学窗口片，用于透射入射电磁波，使入射电磁波进入光学谐振腔内；

所述介质超表面反射镜与金属反射镜，共同用于将入射电磁波中谐振波长的电磁波局域在光学谐振腔内来回反射；其中，谐振波长由介质超表面反射镜的横向几何参数确定；

光电探测薄膜，用于将入射电磁波转换为电信号；

读出电极，用于将光电探测薄膜产生的电信号转引出到外部电路上。

2.根据权利要求1所述一种超表面谐振增强窄带光电探测器，其特征在于，介质超表面反射镜的折射率是光学窗口片折射率的2-3倍。

3.根据权利要求2所述一种超表面谐振增强窄带光电探测器，其特征在于，介质超表面反射镜为无损耗介质材料。

4.根据权利要求3所述一种超表面谐振增强窄带光电探测器，其特征在于，介质超表面反射镜的反射率在80％-90％之间，反射带宽为谐振波长的0.25倍。

5.根据权利要求3所述一种超表面谐振增强窄带光电探测器，其特征在于，介质超表面反射镜的反射率能使光学谐振腔满足临界匹配条件。

6.根据权利要求1-5任一项所述一种超表面谐振增强窄带光电探测器，其特征在于，介质超表面反射镜由介质圆柱阵列或多边形阵列构成；其几何参数包括阵列的周期、高度，横向几何参数包括圆柱的直径或多边形的边长。

7.根据权利要求1-6任一项所述一种超表面谐振增强窄带光电探测器，其特征在于，光电探测薄膜的厚度为10-150nm。

8.根据权利要求7所述一种超表面谐振增强窄带光电探测器，其特征在于，光电探测薄膜位于光学谐振腔中电场强度最强的位置。

9.根据权利要求1-8任一项所述一种超表面谐振增强窄带光电探测器，其特征在于，金属反射镜在探测波段上的反射率大于98％。

10.一种权利要求1-9任一项所述超表面谐振增强窄带光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：

S1.在光学窗口片上沉积硅、锗、砷化镓或硫系玻璃薄膜；

S2.通过紫外曝光、电子数曝光或纳米压印对薄膜进行图像化，通过ICP或RIE刻蚀形成介质光学天线阵列；

S3.使用氮氧化硅、氮化硅、氧化硅、氧化铝、旋涂玻璃或光刻胶对介质光学天线阵列进行掩埋；

S4.通过光刻或者热蒸发制备读出电极，通过喷涂、旋涂、喷墨打印或刮涂制备光电探测薄膜；

S5.低温沉积氮氧化硅、氮化硅、氧化硅或氧化铝，形成介质谐振腔腔体；

S6.沉积金属反射镜。