[发明专利]一种基于表面等离子体微腔的多色量子阱光子探测器件

摘要

本发明属于光探测技术领域，具体为一种基于表面等离子体微腔的多色量子阱光子探测器件。该探测器包括一层亚波长孔阵列结构的金属膜和一层完好的金属膜组成的微腔；微腔中填塞两种或两种以上量子阱层，分别对应探测波长，量子阱具有一定的载流子浓度，并至少具有两个能级；不同量子阱层中间存在内部电极供接入电路使用；一定频谱宽度入射光波垂直或倾斜于孔阵列金属膜入射，激发该孔阵列金属膜/量子阱界面的表面等离子体，表面等离子体被捕获于微腔中，被微腔中的量子阱吸收并发生子带跃迁过程，跃迁的电子在外加偏压下形成电流信号。本发明相对单层金属孔阵列耦合的光子探测器，探测效率提高数倍，并能够对多波长的多色同时探测。

主权项

一种基于表面等离子体微腔的多色量子阱光子探测器件，其特征在于包括： 由刻有周期性孔阵列结构的第一金属膜和另一未刻蚀任何结构的第二金属膜组成的微腔，该微腔的厚度即第一金属膜和第二金属膜之间的距离小于探测光在量子阱中波长；该微腔的作用是将探测光耦合进微腔内部，并降低微腔中的光的逃逸速度，增加光与量子阱的作用时间；微腔中有至少两组量子阱层，每组量子阱层由一定数目的量子阱或超晶格组成，每层量子井或超晶格都含有合适的载流子浓度，并至少具有两个能级；量子阱的作用是吸收微腔中的光，通过子带跃迁的方式将光信号转化为电信号；相邻两组量子井中间有一层电极，该电极为重掺杂的GaAs材料，其作用是提供引出导线，同时第一金属膜和第二金属膜也作为电极，这些电极提供量子阱探测器的外接电路电极；入射光波从具有孔阵列结构的第一金属膜表面进行入射，激发第一金属膜与第一量子阱层界面的表面等离子体波，这样入射光通过转化为表面等离子体波被耦合进微腔内，在微腔中，各个量子阱层吸收表面等离子体波后发生子带跃迁，在将光信号转化为电信号，探测过程结束。