日盲二维位置敏感探测器制造技术

本发明专利技术涉及光电探测领域，具体涉及一种日盲二维位置敏感探测器，包括电极组、氧化镓层、多晶金刚石衬底和背电极；所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极以及背电极均为金电极；所述背电极位于多晶金刚石衬底之下；所述的氧化镓层位于多晶金刚石衬底之上；所述电极组位于氧化镓层之上；本发明专利技术使用化学稳定性好、抗干扰能力强、高性能、高抗辐射能力、探测精确度高、光电转换能力强的宽禁带半导体材料氧化镓和金刚石制备日盲二维位置敏感探测器，从而可以实现对日盲光位置的直接探测与定位。

【技术实现步骤摘要】
日盲二维位置敏感探测器
本专利技术涉及光电探测领域，具体涉及一种日盲二维位置敏感探测器。
技术介绍
大气层中的臭氧层以及凝胶颗粒的吸收作用，使得波长短于280nm的太阳辐射不能到达地球表面。因此，波长短于280nm的紫外光难以到达地球表面,所以使得这一波段的紫外辐射在地球表面几乎为零，犹如天然暗室，故该波段被称为“日盲区”，这就对探测地面区域日盲波段的紫外光提供了一个精准检测的低背景窗口。因此，日盲紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后发展起来的军民两用的光电探测技术，该探测技术具有准确率高、保密性好、不受环境干扰等优点。由于这个独特的性质，使得日盲紫外光电探测器与红外和可见光探测器相比，具有更高的探测精度和准确度，以及更低的误报率。位置敏感探测器(PositionSensitiveDetector，简称PSD)是基于半导体的横向光电效应制备而成的，它的工作原理大致如下：光生电子-空穴对被异质结中耗尽层的内建电场分离，然后在半导体层表面扩散，最终被两个相对的电极收集，通过读取两个电极的电流或者电压差来判断入射光斑的位置。它能够实现对入射光斑重心位置的实时探测，因此，其在精密尺寸测量、小角度测量、空间位置探测、导航、激光引导与制导以及核物理等领域均有广泛的应用前景。目前市面上主流的位置敏感探测器多是硅基的PN结或者PIN结结构。然而，由于硅材料的吸收位于红外波段，所以目前的硅基位置敏感探测器在不附加滤波装置的情况下，只能工作于红外以及可见波段，难以实现对日盲紫外波段光斑的直接探测与定位。专利技术内容为了能够实现对日盲光斑位置的直接探测并填补日盲波段位置敏感探测器的空缺，本专利技术提供了一种日盲二维位置敏感探测器，该日盲二维位置敏感探测器是基于氧化镓-多晶金刚石异质结的日盲二维位置敏感探测器,其在不外加任何滤波装置的前提下，就能够实现对日盲紫外光斑位置的直接探测，并且该位置敏感探测器具有制备简单、使用方便、高性能、低功耗、高稳定性、抗辐射等优点。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种日盲二维位置敏感探测器，包括电极组、氧化镓层、多晶金刚石衬底和背电极；所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极以及背电极均为金电极；所述背电极位于多晶金刚石衬底之下；所述的氧化镓层位于多晶金刚石衬底之上；所述电极组位于氧化镓层之上。优选的所述背电极的形状为正方形，边长为7mm。优选的所述电极组包括第一电极、第二电极、第三电极、第四电极，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极均位于氧化镓层之上。优选的所述第一电极和第三电极相对应，第一电极和第三电极之间的距离为6mm；所述第二电极与第四电极相对应，第二电极与第四电极之间的距离为6mm；优选的所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极形状均为矩形，长为5mm，宽为1mm；优选的所述的第一电极、第二电极、第三电极、第四电极以及背电极处均设有引线。与现有技术相比，专利技术的有益效果是：本专利技术使用化学稳定性好、抗干扰能力强、高性能、高抗辐射能力、探测精确度高、光电转换能力强的宽禁带半导体材料氧化镓和金刚石制备日盲二维位置敏感探测器，从而可以实现对日盲光位置的直接探测与定位；并且由于氧化镓和金刚石的高化学稳定性、高抗辐射能力，所以该二维位置敏感探测器也能适应高温高压以及辐射等各种环境，适应性强。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。图1为β相氧化镓-多晶金刚石异质结的紫外/可见吸收光谱。图2为该二维位置敏感探测器的三维结构示意图。图3为该位置敏感探测器的二维结构图及横向光电压(LPV)测量示意图。图4为归一化后的横向光电压(LPV)与光斑离两边电极距离的关系图。上述附图中，附图标记对应的名称为:第一电极1、第二电极2、第三电极3、第四电极4、氧化镓层5、多晶金刚石衬底6、背电极7、日盲光斑8。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术做进一步详细说明,实施例仅用来说明本专利技术，并不限制本专利技术的范围。为了能够实现对日盲紫外光斑位置的直接探测，专利技术人使用宽禁带半导体材料氧化镓和金刚石来制备位置敏感探测器；氧化镓属于宽禁带直接带隙半导体材料，具有本征日盲光吸收特性，其禁带宽度约在4.3-5.1eV之间，大于可见光的光子能量，而且其对波长为280-750nm之间的光透过率高于80％，因此其在透明光电子学和日盲探测方面具有良好的应用前景。金刚石是间接带隙半导体材料，其带隙值约为5.5eV，也具有良好的本征日盲光吸收特性，鉴于氧化镓和金刚石优良的本征日盲特性，专利技术人其相结合，制备了氧化镓-金刚石基日盲二维位置敏感探测器。该二维位置敏感探测器在不外加任何滤波装置的前提下，能够实现对日盲光的实时探测与定位。本专利技术将氧化镓和金刚石两种宽禁带半导体材料结合，制备了基于氧化镓-金刚石异质结的二维位置敏感探测器。金刚石和氧化镓同属于宽禁带半导体材料，它们对于紫外光的吸收由其禁带宽度所决定。氧化镓的带隙在4.3-5.1eV之间，该带隙所对应的吸收波段是243-288nm，正好位于日盲波段。金刚石的带隙高达5.5eV，该带隙对应的截至波长为225nm(处于日盲波段)。因此，将氧化镓和金刚石相结合制备的异质结也只对日盲紫外波段的光波具有响应。该位置敏感探测器制备过程中所使用的氧化镓和金刚石是由本课题组在实验室中通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和微波等离子体增强化学气相沉积(MPCVD)设备合成的β相氧化镓和多晶金刚石。请参阅图1-4所述的一种日盲二维位置敏感探测器，包括电极组、氧化镓层5、多晶金刚石衬底6和背电极7；所述第一电极1、第二电极2、第三电极3、第四电极4以及背电极7均为金电极；所述背电极7位于多晶金刚石衬底6之下；优选的所述背电极7的形状为正方形，边长为7mm；所述的氧化镓层5位于多晶金刚石衬底6之上；所述电极组位于氧化镓层5之上；电极组包括第一电极1、第二电极2、第三电极3、第四电极4，所述第一电极1、第二电极2、第三电极3、第四电极4均位于氧化镓层5之上，优选的所述四个电极形状均为矩形，长为5mm，宽为1mm；第一电极1和第三电极3相对应，第一电极1和第三电极3之间的距离为6mm；所述第二电极2与第四电极4相对应，第二电极2与第四电极4之间的距离为6mm；所述的第一电极1、第二电极2、第三电极3、第四电极4以及背电极7处均设有引线。由图1中氧化镓-多晶金刚石异质结的紫外/可见吸收光谱可知：氧化镓-多晶金刚石在230nm处具有明显的吸收边。因此，可以看出所制备的氧化镓-金刚石异质结只吸收日盲波段的光，其在可见光区域的吸收几乎可以忽略不计。因此，由氧化镓-金刚石异质结所制备的二维位置敏感探测器能够在无需外加滤波装置的前提下，实现对日盲光位置的直接探测。下面结合图2和图3介绍一下该二维位置敏感探测器的具体的制备过程：①多晶金刚石衬底6清洗：首先把本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种日盲二维位置敏感探测器，其特征在于，包括电极组、氧化镓层(5)、多晶金刚石衬底(6)和背电极(7)；所述第一电极(1)、第二电极(2)、第三电极(3)、第四电极(4)以及背电极(7)均为金电极；所述背电极(7)位于多晶金刚石衬底(6)之下；所述的氧化镓层(5)位于多晶金刚石衬底(6)之上；所述电极组位于氧化镓层(5)之上。/n

【技术特征摘要】
1.一种日盲二维位置敏感探测器，其特征在于，包括电极组、氧化镓层(5)、多晶金刚石衬底(6)和背电极(7)；所述第一电极(1)、第二电极(2)、第三电极(3)、第四电极(4)以及背电极(7)均为金电极；所述背电极(7)位于多晶金刚石衬底(6)之下；所述的氧化镓层(5)位于多晶金刚石衬底(6)之上；所述电极组位于氧化镓层(5)之上。


2.根据权利要求1所述的日盲二维位置敏感探测器，其特征在于，所述背电极(7)的形状为正方形，边长为7mm。


3.根据权利要求2所述的日盲二维位置敏感探测器，其特征在于，所述电极组包括第一电极(1)、第二电极(2)、第三电极(3)、第四电极(4)，所述第一电极(1)、第二电极(2)、第三电极(3)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：单崇新，杨珣，李凯永，田勇志，林超男，陈彦成，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41