The invention discloses a photon counting resolvable detector for room temperature nanowires and a preparation method thereof. The device is characterized by a substrate structure, an oxide layer, a nanowire semiconductor and a metal source drain electrode. The device is prepared by transferring the rich surface nanowires of CVD to the substrate. The metal electrodes are prepared by UV photolithography or electron beam lithography to prepare the metal electrodes as source and drain, and the nanowire semiconductor field effect transistor is formed. The device first needs to apply negative gate pressure between the source and gate, which makes the field effect transistor reach the largest transconductance. Through the rich surface state of the nanowires, the optical hole can be captured for a long time, forming the grating effect, making the current signal hopping and thus realizing the detectability of the distinguished number of light. The photon detector has the characteristics of room temperature operation, photon number resolution, high sensitivity, fast response, good stability and low power consumption.
【技术实现步骤摘要】
一种室温纳米线光子数可分辨探测器及制备方法
本专利技术涉及一种纳米线半导体光电探测器件,具体指一种室温纳米线光子数可分辨探测器及制备方法。
技术介绍
单光子探测器依靠其极为灵敏的探测能力来记录光子—这一基本量子体系,它在在高分辨率的光谱测量、非破坏性物质分析、高速现象检测、精密分析、大气测污、生物发光、放射探测、高能物理、天文测光、光时域反射、量子密钥分发系统等领域有着广泛的应用。然而,其一,传统单光子探测器,比如光电倍增管、雪崩光电二极管和超导单光子探测器要么需要盖格模式的百伏驱动电压,要么需要极低温的工作条件,使得它们的操作相对复杂。其二,单光子探测器拥有光子数分辨能力的也只是屈指可数,其三,大部分单光子探测器需要分子束外延这样的高要求生长条件,给器件制备过程带来困难。因此,迫切需要研究一种独特的器件结构同时具有光子数分辨能力,易于制造(成本低廉)且可以在室温下工作(操作简单,节约能源)来满足单光子探测器在现代科学和工程的各个领域的应用。一维半导体纳米线由于具有特殊的光、电、磁等物理化学性能及纳米结构的奇特性能,引起了科学家们的广泛关注,被公认为是发展下一代纳米光电器件和集成系统的基础,成为当今纳米材料研究领域的前沿。硫化镉(CdS)作为一种重要的直接带隙II-VI族化合物半导体材料,常温下禁带宽度为2.4eV,其具备半导体、光电、热电、压电、气敏和透明导电等特性,作为光电子器件可以在纳米激光器、发光二极管、光纤通讯、高速电子器件、光电子器件、生物传感器、光电探测器和通讯卫星以及太阳能电池等诸多
有着广阔的应用价值。虽然已有一些新型低温光子数可分 ...
【技术保护点】
1.一种室温纳米线光子数可分辨探测器,包括衬底(1),氧化物层(2)、纳米线半导体(3)、金属源极(4)和金属漏极(5),其特征在于:所述的探测器结构自下而上依次为:衬底(1),氧化物层(2)、纳米线半导体(3)、金属源极(4)、金属漏极(5),其中:所述的衬底(1)为重掺杂的Si衬底;所述的氧化物层(2)为SiO2,厚度110±10纳米;所述的纳米线半导体(3)为CdS纳米线,沟道长度从0.1微米到5微米,直径从30纳米到300纳米;所述的金属源极(4)和金属漏极(5)为Cr和Au电极,下层Cr厚度为5‑15纳米,上层Au厚度为45‑75纳米。
【技术特征摘要】
2017.07.12 CN 20171056362861.一种室温纳米线光子数可分辨探测器,包括衬底(1),氧化物层(2)、纳米线半导体(3)、金属源极(4)和金属漏极(5),其特征在于:所述的探测器结构自下而上依次为:衬底(1),氧化物层(2)、纳米线半导体(3)、金属源极(4)、金属漏极(5),其中:所述的衬底(1)为重掺杂的Si衬底;所述的氧化物层(2)为SiO2,厚度110±10纳米;所述的纳米线半导体(3)为CdS纳米线,沟道长度从0.1微米到5微米,直径从30纳米到300纳米;所述的金属...
【专利技术属性】
技术研发人员:胡伟达,骆文锦,王鹏,龙明生,陈效双,陆卫,
申请(专利权)人:中国科学院上海技术物理研究所,
类型:发明
国别省市:上海,31
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