一种利用热载流子增强光电效应的红外成像单元制造技术

本发明专利技术涉及一种利用热载流子增强光电效应的红外成像单元，包括基底层，从下到上排列第一磷化铟层、第一砷化铟镓层、第二磷化铟层、第二砷化铟镓层、第二电极层；与第一砷化铟镓层、第二磷化铟层、第二砷化铟镓层并列的硅纳米结构层，设置于硅纳米结构层上方以及第二电极层上方的多个等离激元纳米结构层；该利用热载流子增强光电效应的红外成像单元，通过利用等离激元纳米结构层在硅纳米结构上产生光热电效应，从而提高光生载流子的利用效率，在硅纳米结构中存在的由于光生热载流子的温度梯度驱动的光电响应，即光热电效应。光热电效应可以有效利用传统光电探测无法利用的热化载流子的能量，进一步提高了光电转换效率。

An infrared imaging unit using hot carrier to enhance photoelectric effect

【技术实现步骤摘要】
一种利用热载流子增强光电效应的红外成像单元
本专利技术涉及红外成像
，具体涉及一种利用热载流子增强光电效应的红外成像单元。
技术介绍
红外成像技术是一项前途广阔的高新技术。比0.78微米长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为红外线，又称红外辐射。是指波长为0.78～1000微米的电磁波，其中波长为0.78～2.0微米的部分称为近红外，波长为2.0～1000微米的部分称为热红外线。自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测量目标本身与背景间的红外线差可以得到不同的热红外线形成的红外图像。红外线在地表传送时，会受到大气组成物质(特别是H2O、CO2、CH4、N2O、O3等)的吸收，强度明显下降，仅在中波3μm～5μm及长波8μm～12μm的两个波段有较好的穿透率(Transmission)，通称大气窗口(Atmosphericwindow)，大部份的红外热像仪就是针对这两个波段进行检测，计算并显示物体的表面温度分布。此外，由于红外线对极大部份的固体及液体物质的穿透能力极差，因此红外热成像检测是以测量物体表面的红外线辐射能量为主。利用半导体材料的光电导效应制作的探测器。所谓光电导效应，是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象。通常半导体材料可以利用入射光激发半导体内袋子空穴对，在将电子和空穴分别扩散到阴极和阳极形成电流，即有一个输出信号，此类将光能转换成电能，电信号的装置主要受到材料能带限制，也受到材料载流子迁移率的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用热载流子增强光电效应的红外成像单元，包括基底层，所述基底层的上方设置有第一磷化铟层，所述第一磷化铟层的上方设置有电极、第一砷化铟镓层，所述第一砷化铟镓层与电极相互间隔；所述第一砷化铟镓层的上方左端设置有第一硅纳米结构层，所述第一砷化铟镓层的上方还设置有第二磷化铟层，所述第二磷化铟层位于第一硅纳米结构层的右侧，并且第二磷化铟层与第一硅纳米结构层相互间隔，所述第一硅纳米结构的右端上方设置有第一等离激元纳米结构层；所述第二磷化铟层的上方左端设置有第二硅纳米结构层，所述第二磷化铟层的上方还设置有第二砷化铟镓层，所述第二砷化铟镓层位于第二硅纳米结构层的右侧，并且第二砷化铟镓层与第二硅纳米结构层相互间隔，所述第二硅纳米结构层的右端上方设置有第二等离激元纳米结构层；所述第二砷化铟镓层的上方左端设置有第三硅纳米结构层，所述第二砷化铟镓层的上方还设置有第二电极层，所述第二电极层位于第三硅纳米结构层的右侧，并且第二电极层与第三硅纳米结构层相互间隔，所述第三硅纳米结构层的右端上方设置有第三等离激元纳米结构层；所述第二电极层的上方设置有第四等离激元纳米结构层。所述第一砷化铟镓层、第二磷化铟层、第二砷化铟镓层、第二电极层的左端依次呈阶梯状形排列；所述第一砷化铟镓层、第二磷化铟层、第二砷化铟镓层、第二电极层的右端依次构成一斜面。所述第一砷化铟镓层、第二磷化铟层、第二砷化铟镓层、第二电极层、第一硅纳米结构层、第二硅纳米结构层、第三硅纳米结构层、第四硅纳米结构层的左右两侧面均设置有钝化层。所述第一等离激元纳米结构层、第二等离激元纳米结构层、第三等离激元纳米结构层、第四等离激元纳米结构层的上方均设置有多个周期排列的孔洞。所述第一等离激元纳米结构层、第二等离激元纳米结构层第三等离激元纳米结构层、第四等离激元纳米结构层。所述第一电极是由金或银或铜制成。所述第二电极层是由金、钛、镍中的一种制成。所述第二电极层的上方还设置有二氧化硅层，所述微纳金属结构层置于二氧化硅层的中部。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的这种利用热载流子增强光电效应的红外成像单元，通过利用等离激元纳米结构层在硅纳米结构上产生光热电效应，从而提高光生载流子的利用效率，在硅纳米结构中存在的由于光生热载流子的温度梯度驱动的光电响应，即光热电效应。光热电效应可以有效利用传统光电探测无法利用的热化载流子的能量，进一步提高了光电转换效率。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是利用热载流子增强光电效应的红外成像单元的结构示意图。图中：1、基底层；2、第一磷化铟层；3、第一砷化铟镓层；4、第二磷化铟层；5、第二砷化铟镓层；6、第二电极层；7、第四等离激元纳米结构层；8、钝化层；9、第一电极；10、二氧化硅层；11、第一硅纳米结构层；12、第二硅纳米结构层；13、第三硅纳米结构层；14、第一等离激元纳米结构层；15、第二等离激元纳米结构层；16、第三等离激元纳米结构层；17、孔洞。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本实施例提供了一种如图1所示的利用热载流子增强光电效应的红外成像单元，包括基底层1，基底层1主要起着保护、绝缘作用，基底层1可以由二氧化硅等耐压、绝缘的材料制成，所述基底层1的上方设置有第一磷化铟层2，所述第一磷化铟层2的上方设置有电极9、第一砷化铟镓层(3)，所述第一砷化铟镓层3与电极9相互间隔；所述第一砷化铟镓层3的上方左端设置有第一硅纳米结构层11，所述第一砷化铟镓层3的上方还设置有第二磷化铟层4，所述第二磷化铟层4位于第一硅纳米结构层11的右侧，并且第二磷化铟层4与第一硅纳米结构层11相互间隔，所述第一硅纳米结构层11的右端上方设置有第一等离激元纳米结构层14；所述第二磷化铟层4的上方左端设置有第二硅纳米结构层12，所述第二磷化铟层4的上方还设置有第二砷化铟镓层5，所述第二砷化铟镓层5位于第二硅纳米结构层12的右侧，并且第二砷化铟镓层5与第二硅纳米结构层12相互间隔，所述第二硅纳米结构层12的右端上方设置有第二等离激元纳米结构层15；所述第二砷化铟镓层5的上方左端设置有第三硅纳米结构层13，所述第二砷化铟镓层5的上方还设置有第二电极层6，第二电极层6作为栅极，所述第二电极层6位于第三硅纳米结构层13的右侧，并且第二电极层6与第三硅纳米结构层13相互间隔，所述第三硅纳米结构层13的右端上方设置有第三等离激元纳米结构层16；所述第二电极层6的上方设置有第四等离激元纳米结构层7；所述第一砷化铟镓层3、第二磷化铟层4、第二砷化铟镓层5、第二电极层6的左端依次呈阶梯状形排列；所述第一砷化铟镓层3、第二磷化铟层4、第二砷化铟镓层5、第二电极层6的右端依次构成一斜面；这样，第一磷化铟层2、第一砷化铟镓层3、第二磷化铟层4、第二砷化铟镓层5构成半导体光电转换结构，并且在第一砷化铟镓层3、第二磷化铟层4、第二砷化铟镓层5的左端上方均设置有由硅纳米结构层与等级梨园纳米机构层构成的光热电转换结构，光热电转换结构能够提高半导体光电转换的温度，从而提高光生载流子的利用效率，使得半导体光电转换结构能够将更多的红外光吸收，从而产生更加稳定的电流信号，由第一电极9、二氧化硅层10进行输出，以便进行后续的成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.种利用热载流子增强光电效应的红外成像单元，其特征在于：包括基底层（1），所述基底层（1）的上方设置有第一磷化铟层（2），所述第一磷化铟层（2）的上方设置有电极（9）、第一砷化铟镓层（3），所述第一砷化铟镓层（3）与电极（9）相互间隔；/n所述第一砷化铟镓层（3）的上方左端设置有第一硅纳米结构层（11），所述第一砷化铟镓层（3）的上方还设置有第二磷化铟层（4），所述第二磷化铟层（4）位于第一硅纳米结构层（11）的右侧，并且第二磷化铟层（4）与第一硅纳米结构层（11）相互间隔，所述第一硅纳米结构层（11）的右端上方设置有第一等离激元纳米结构层（14）；/n所述第二磷化铟层（4）的上方左端设置有第二硅纳米结构层（12），所述第二磷化铟层（4）的上方还设置有第二砷化铟镓层（5），所述第二砷化铟镓层（5）位于第二硅纳米结构层（12）的右侧，并且第二砷化铟镓层（5）与第二硅纳米结构层（12）相互间隔，所述第二硅纳米结构层（12）的右端上方设置有第二等离激元纳米结构层（15）；/n所述第二砷化铟镓层（5）的上方左端设置有第三硅纳米结构层（13），所述第二砷化铟镓层（5）的上方还设置有第二电极层（6），所述第二电极层（6）位于第三硅纳米结构层（13）的右侧，并且第二电极层（6）与第三硅纳米结构层（13）相互间隔，所述第三硅纳米结构层（13）的右端上方设置有第三等离激元纳米结构层（16）；/n所述第二电极层（6）的上方设置有第四等离激元纳米结构层（7）。/n...

【技术特征摘要】
1.种利用热载流子增强光电效应的红外成像单元，其特征在于：包括基底层（1），所述基底层（1）的上方设置有第一磷化铟层（2），所述第一磷化铟层（2）的上方设置有电极（9）、第一砷化铟镓层（3），所述第一砷化铟镓层（3）与电极（9）相互间隔；
所述第一砷化铟镓层（3）的上方左端设置有第一硅纳米结构层（11），所述第一砷化铟镓层（3）的上方还设置有第二磷化铟层（4），所述第二磷化铟层（4）位于第一硅纳米结构层（11）的右侧，并且第二磷化铟层（4）与第一硅纳米结构层（11）相互间隔，所述第一硅纳米结构层（11）的右端上方设置有第一等离激元纳米结构层（14）；
所述第二磷化铟层（4）的上方左端设置有第二硅纳米结构层（12），所述第二磷化铟层（4）的上方还设置有第二砷化铟镓层（5），所述第二砷化铟镓层（5）位于第二硅纳米结构层（12）的右侧，并且第二砷化铟镓层（5）与第二硅纳米结构层（12）相互间隔，所述第二硅纳米结构层（12）的右端上方设置有第二等离激元纳米结构层（15）；
所述第二砷化铟镓层（5）的上方左端设置有第三硅纳米结构层（13），所述第二砷化铟镓层（5）的上方还设置有第二电极层（6），所述第二电极层（6）位于第三硅纳米结构层（13）的右侧，并且第二电极层（6）与第三硅纳米结构层（13）相互间隔，所述第三硅纳米结构层（13）的右端上方设置有第三等离激元纳米结构层（16）；
所述第二电极层（6）的上方设置有第四等离激元纳米结构层（7）。


2.如权利要求1所述的一种利用热载流子增强光电效应的红外成像单元，其特征在于：所述第一砷化铟镓层（3）、第二磷化铟层（4）、第二砷化铟镓层（5）、第二电极层（6）的左端...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：金华伏安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33