一种基于肖特基势垒的吸收增强型的光检测器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于肖特基势垒的吸收增强型的光检测器，包括衬底层,所述衬底层的上方设置有第一电极层，第一电极层的上方设置有有机材料，有机材料的上表面分布有金属颗粒层，金属颗粒层的上方设置有透光导电薄膜，第一电极层、透光导电薄膜均与外接电源的电极电连接；该探测器存在对于入射光吸收率较低的，导致进行入射光检测的时候存在检测灵敏度不足的问题，通过在有机材料上方设置有金属颗粒层以及透光导电膜，使得金属颗粒层能够增强入射光的吸收，从而影响有机材料内部的载流子分布，进而使得肖特基结的肖特基势垒发生变化，使得通过检测肖特基势垒变化来检测光特性变得更加灵敏、快速，更加有利于入射光检测。

An Absorption Enhanced Photodetector Based on Schottky Barrier

The invention relates to an absorption-enhanced Photodetector Based on Schottky barrier, which comprises a substrate layer with a first electrode layer arranged above the substrate layer, an organic material arranged above the first electrode layer, a metal particle layer distributed on the upper surface of the organic material, a transparent conductive film arranged above the metal particle layer, and both the first electrode layer and the transparent conductive film are connected with the outside. The detector has the problem of low absorptivity of incident light, which leads to the inadequate detection sensitivity. By setting metal particle layer and conductive film above the organic material, the metal particle layer can enhance the absorption of incident light, thus affecting the carrier distribution in the organic material, and then making Xiao Xiao. The change of Schottky barrier makes it more sensitive and fast to detect the optical characteristics by detecting the change of Schottky barrier, which is more conducive to the detection of incident light.

【技术实现步骤摘要】
一种基于肖特基势垒的吸收增强型的光检测器
本专利技术涉及光电探测器
，具体涉及一种基于肖特基势垒的吸收增强型的光检测器。
技术介绍
光电探测器的物理效应通常分为光子效应和光热效应，对应的探测器分别称为光子型探测器和光热型探测器。各种光子型探测器的共同特征是采用半导体能带材料，光子能量对探测材料中光电子的产生起直接作用，故光子型探测器存在截止响应频率或波长，且光谱响应限于某一波段，因此不同的材料体系决定了探测器具有不同的响应波长范围，一般难以用于宽谱或多谱段探测。对于光热型探测器，在吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升，从而引起探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化，故光热效应与光子能量的大小没有直接关系，光热型探测器原则上对频率没有选择性。由于红外波段特别是中长波红外以上波段的光热效应相比紫外和可见光更明显，故光热探测器通常用于中长波光学辐射的探测，典型的光热型探测器包括微测辐射热计、热释电探测器和热偶探测器等种类。由于温度升高是热积累的作用，基于光热效应的热探测器一般响应速度较慢，在毫秒量级。采用金属-半导体势垒(称为肖特基势垒)代替p-n结的半导体器件已经被开发以将入射光转换成电能。在肖特基势垒光检测器中，硅经常被用作半导体材料，其中所述光检测器工作在电磁能量谱的IR部分。在其最传统的方式中，一个硅基肖特基势垒光电二极管包括一薄的金属膜(比如硅化物膜)，其设置在一硅层上。入射光垂直地(即，″呈直角″)施加至此结构，过相对较薄的金属膜，其中膜仅吸收一小部分光，因此导致极低的外量子效率级。因此，传统的″垂直入射″的光检测器需要一个相对较大的活动检测面积，以便收集足够数量的光能以适当地发挥作用。然而，当检测区增加时，暗电流(不需要的噪声信号)也增加。此外，虽然结构相对简单，但是这样的垂直入射检测器通常要求进行冷却，其又与比较高的暗电流值相关联。多年来，硅基肖特基势垒光检测器在光的吸收和量子效率方面的改善已经成为许多研究的对象。在一个例子中，如1197年11月11日授权给K.Saito等人的美国专利5,685,919中所公开的，通过在所述金属-半导体的分界面上一表面等离子激元模，可以对光的吸收予以改进。在此结构中，一个半圆柱形的透镜设置在金属层上，并用于将垂直入射的入射光重新定向成与形成表面等离子体激元层相关的一个角度。于1989年8月15日授权给A.C.Yang等人的美国专利4,857,973公开一个可选的肖特基势垒光检测器装置，其中光检测器单晶硅肋形波导单片集成，并定位以当光信号沿着肋形波导在硅化物层的下方通过时，吸收光信号的″尾″。尽管采用Yang等人的结构可以获得吸收效率的改善，但主要的损失依然存在，由于所述肋是通过部分地去除相对较厚的硅层部分而形成，沿着肋形波导结构的侧壁存在散射损失。此外，控制这样的肋形波导结构的尺寸(特别是高度)仍然存在困难，控制其平滑度也是如此。实际上，这样的″肋″结构(特别是具有亚微米级尺寸)的实现对于基于CMOS的常规工艺技术来说存在很大的困难。此外，Yang等人提出的非平面几何结构从制造的观点来说不被认为是优选的理想结构，特别是对于设计结构的可靠性和稳定性来说更是如此。基于硅基肖特基势垒光检测器的潜在优势，可以非常有利地提供一种相对简单的设备，其具有高的量子效率，并且反应迅速，其制造可以采用与CMOS兼容的平面处理工艺和材料，无需大量的资金或技术投资。然而,现有的基于肖特基势垒的光热探测器存在对于入射光吸收率较低的，导致进行入射光检测的时候存在检测灵敏度不足的缺陷。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是解决现有的基于肖特基势垒的光热探测器存在对于入射光吸收率较低的，导致进行入射光检测的时候存在检测灵敏度不足的问题。为此，本专利技术提供了一种基于肖特基势垒的吸收增强型的光检测器，包括衬底层,所述衬底层的上方设置有第一电极层，所述第一电极层的上方设置有有机材料，所述有机材料的上表面分布有金属颗粒层，所述金属颗粒层的上方设置有透光导电薄膜，所述第一电极层、透光导电薄膜均与外接电源的电极电连接。所述透光导电薄膜为石墨烯透光导电薄膜或金属氧化物透光导电薄膜。所述金属氧化物透光导电薄膜为ITO、FTO、ZAO中的任意一种。所述金属颗粒层的厚度为10nm～30nm。所述金属颗粒层为多个周期排布的纳米金属颗粒制成。所述纳米金属颗粒为各向同性结构。所述纳米金属颗粒为圆盘状或圆环状。所述纳米金属颗粒为手性结构。所述纳米金属颗粒为万字形。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的这种基于肖特基势垒的吸收增强型的光检测器，解决现有的基于肖特基势垒的光热探测器存在对于入射光吸收率较低的，导致进行入射光检测的时候存在检测灵敏度不足的问题，通过在有机材料上方设置有金属颗粒层以及透光导电膜，使得金属颗粒层能够增强入射光的吸收，从而影响有机材料内部的载流子分布，进而使得肖特基结的肖特基势垒发生变化，使得通过检测肖特基势垒变化来检测光特性变得更加灵敏、快速，更加有利于入射光检测。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是基于肖特基势垒的吸收增强型的光检测器结构示意图。图2是金属颗粒层结构示意图一。图3是金属颗粒层结构示意图二。图4是金属颗粒层结构示意图三。图5是金属颗粒层结构示意图四。图中：1、衬底层；2、第一电极层；3、有机材料；4金属颗粒层；5、透光导电薄膜。具体实施方式为进一步阐述本专利技术达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。实施例1为了解决现有的基于肖特基势垒的光热探测器存在对于入射光吸收率较低的，导致进行入射光检测的时候存在检测灵敏度不足的问题。本专利技术提供了一种如图1所示的基于肖特基势垒的吸收增强型的光检测器，包括衬底层1,该衬底层1主要起到支撑作用，衬底层1可以使用二氧化硅、石英、玻璃等制成；所述衬底层1的上方设置有第一电极层2，所述第一电极层2的上方设置有有机材料3，所述有机材料3的上表面分布有金属颗粒层4，所述金属颗粒层4的上方设置有透光导电薄膜5，第一电极层2与有机材料3之间形成肖特基结，金属颗粒层4与有机材料3之间也形成肖特基结，所述第一电极层2、透光导电薄膜5均与外接电源的电极电连接，用于检测对应的第一电极层2、金属颗粒层4之间的肖特基势垒变化；由于金属颗粒层4能够与入射光产生表面等离激元的共振反应，从而使得金属颗粒层4的上下表面之间产生较强的电场，该电场能够影响有机材料3内部的载流子分布，使得金属颗粒层4与有机材料3之间的肖特基结的肖特基势垒发生变化，不同特性的入射光所带来的肖特基势垒的变化不相同，通过检测肖特基势垒的变化，就可以获得入射光的特性；同时，金属颗粒层4的上层设置的透光导电薄膜5也能够增强入射光的吸收，使得上述的肖特基势垒变化更加的明显，从而提高入射光检测的效率、灵敏度。所述透光导电薄膜5主要的作用是透光、并且导电，透光是确保入射光能够顺利透过，从而到达金属颗粒层4，导电特性是为了给金属颗粒层4外接电极，从而便于检测肖特基势垒；因此透光导电薄膜5可以选择石墨烯透光导电薄膜或金属氧化物透光导电薄膜；石墨烯透光导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于肖特基势垒的吸收增强型的光检测器，包括衬底层（1）,所述衬底层（1）的上方设置有第一电极层（2），所述第一电极层（2）的上方设置有有机材料（3），其特征在于:所述有机材料（3）的上表面分布有金属颗粒层（4），所述金属颗粒层（4）的上方设置有透光导电薄膜（5），所述第一电极层（2）、透光导电薄膜（5）均与外接电源的电极电连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于肖特基势垒的吸收增强型的光检测器，包括衬底层（1）,所述衬底层（1）的上方设置有第一电极层（2），所述第一电极层（2）的上方设置有有机材料（3），其特征在于:所述有机材料（3）的上表面分布有金属颗粒层（4），所述金属颗粒层（4）的上方设置有透光导电薄膜（5），所述第一电极层（2）、透光导电薄膜（5）均与外接电源的电极电连接。2.如权利要求1所述的一种基于肖特基势垒的吸收增强型的光检测器,其特征在于:所述透光导电薄膜（5）为石墨烯透光导电薄膜或金属氧化物透光导电薄膜。3.如权利要求2所述的一种基于肖特基势垒的吸收增强型的光检测器,其特征在于:所述金属氧化物透光导电薄膜为ITO、FTO、ZAO中的任意一种。4.如权利要求1所述的一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：中山科立特光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44