The invention relates to the field of photoelectric detection technology, and specifically discloses a near infrared enhanced silicon based four quadrant photoelectric detector and a preparation method thereof. The four quadrant photodetector of the present invention is made up of 4 completely identical PIN structural units with conical microstructures on the upper and lower surfaces. The PIN structure includes an intrinsic silicon substrate as a I layer, a P layer with a conical microstructure on the upper surface, and a N layer with a conical microstructure on the lower surface; and the upper and lower surface conical microstructures can be very good. It can effectively improve the absorption of near infrared light by the PIN structure, so the four quadrant photodetector described in this invention overcomes the shortcoming of the weak near-infrared response of the traditional silicon detector, has a high near-infrared photoelectrical response, and meets the needs of the silicon based near infrared optoelectronic detection devices in many fields, such as laser positioning and tracking.
【技术实现步骤摘要】
一种近红外增强型硅基四象限光电探测器及其制备方法
本专利技术涉及光电探测
,特别涉及一种近红外增强型硅基四象限光电探测器及其制备方法。
技术介绍
光电探测器件在生活中应用十分广泛,相较于单元的光电探测器件,四象限光电探测器是由4个性能完全相同的光电二极管按照直角坐标排列而成,可以同时实现对探测目标的探测,从而实现对于探测目标的定位和探测工作,硅基四象限光电探测器已经被广泛应用于激光定位、激光准直、光电跟踪等领域。硅基四象限光电探测器,具有硅基探测器的众多优势,但是其响应波段范围主要集中在可见光区域,而四象限探测器的主要应用在近红外波段范围,尤其在1060nm等波段,而硅探测器由于材料属性的限制(禁带宽度较宽为1.12ev),其光电响应较弱,这对硅四象限探测器的红外探测波长响应提出了更高的要求。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术实施例提供了一种基于锥形微结构硅基四象限探测器近红外探测性能增强方法及该探测器的制备方法,使得硅基四象限光电探测器具有可探测波长更宽,近红外波段探测响应更高,制备工艺复杂度低,与现有探测器工艺完全兼容等特点。第一方面,本专利技术实施例中提供一种近红外增强型硅基四象限光电探测器,其包括:PIN结构单元,所述PIN结构单元包括I型层的本征硅衬底、P型层、P+层、N型层、前电极以及后电极;所述P型层位于所述本征硅衬底的前表面,所述P型层的前表面设有第一锥形微结构;所述P+层包围于所述P型层的外侧,所述P+层的厚度大于所述P型层的厚度,所述前电极设于所述P+层的前表面;所述N型层位于所述本征硅衬底的后表面,所述N型层的后表面设有第二锥形微 ...
【技术保护点】
一种近红外增强型硅基四象限光电探测器,其特征在于,包括:PIN结构单元,所述PIN结构单元包括I型层的本征硅衬底、P型层、P+层、N型层、前电极以及后电极;所述P型层位于所述本征硅衬底的前表面,所述P型层的前表面设有第一锥形微结构;所述P+层包围于所述P型层的外侧,所述P+层的厚度大于所述P型层的厚度,所述前电极设于所述P+层的前表面;所述N型层位于所述本征硅衬底的后表面,所述N型层的后表面设有第二锥形微结构,所述后电极设于所述N型层的后表面;四个所述PIN结构单元组成四象限光电探测器,四个所述PIN结构单元以直角坐标系排列分布。
【技术特征摘要】
1.一种近红外增强型硅基四象限光电探测器,其特征在于,包括:PIN结构单元,所述PIN结构单元包括I型层的本征硅衬底、P型层、P+层、N型层、前电极以及后电极;所述P型层位于所述本征硅衬底的前表面,所述P型层的前表面设有第一锥形微结构;所述P+层包围于所述P型层的外侧,所述P+层的厚度大于所述P型层的厚度,所述前电极设于所述P+层的前表面;所述N型层位于所述本征硅衬底的后表面,所述N型层的后表面设有第二锥形微结构,所述后电极设于所述N型层的后表面;四个所述PIN结构单元组成四象限光电探测器,四个所述PIN结构单元以直角坐标系排列分布。2.如权利要求1所述的近红外增强型硅基四象限光电探测器,其特征在于:所述第一锥形微结构以及所述第二锥形微结构的尺寸高度范围均为0.4μm-2μm。3.如权利要求1所述的近红外增强型硅基四象限光电探测器,其特征在于:所述第一锥形微结构以及所述第二锥形微结构在所述PIN结构单元的表面成周期性或准周期性排列,所述第一锥形微结构以及所述第二锥形微结构的周期范围均为0.3μm-3μm。4.如权利要求1所述的近红外增强型硅基四象限光电探测器,其特征在于:所述第一锥形微结构以及所述第二锥形微结构均是通过在SF6或N2环境下将飞秒激光聚焦到所述PIN结构单元的表面扫描制定区域形成的。5.如权利要求4所述的近红外增强型硅基四象限光电探测器,其特征在于:飞秒激光的波长范围为780nm-820nm,重复频率1kHz,脉宽35fs。6.如权利要求1所述的近红外增强型硅基四象限光电探测器,其特征在于:所述前电极为Cr/Au双层薄膜、Ti/Au双层薄膜或者Ti/Ni/Ag多层薄膜,所述前电极的厚度范围为100nm-250nm,所述后电极为Al薄膜或者Cr/Au双层薄膜,所述后电极的厚度范围为100nm-300nm。7.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员:王延超,王稞,杨海贵,王笑夷,高劲松,
申请(专利权)人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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