一种高灵敏光检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光探测技术领域，具体涉及一种高灵敏光检测装置，本发明专利技术提供了一种高灵敏光检测装置，包括反铁磁层、钉扎层、势垒层、自由层、贵金属微纳结构。本发明专利技术中，钉扎层、势垒层、自由层构成磁隧道结。应用时，待测光照射贵金属微纳结构；同时，应用固定磁场作用于本发明专利技术。通过测量待测光照射下和无待测光照射下，磁隧道结磁电阻的差异，确定待测光的强度或波长。在本发明专利技术中，可以设置不同尺寸或形状的贵金属微纳结构以调节其共振波长，从而实现对不同波长入射光的探测。因此，本发明专利技术具有光的探测波长范围宽的优点，在光检测领域具有良好的应用前景。前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏光检测装置


[0001]本专利技术涉及光探测
，具体涉及一种高灵敏光检测装置。

技术介绍

[0002]光电探测器是光电子基础芯片中接收端的核心芯片之一，光电探测器将光数据转换为电信号，以便于后续信号处理电路进行分析。传统光电探测器利用了材料的热电效应、光电效应、电吸收效应等，来检测入射光。随着科技的进步和社会的发展，光电探测装置的应用越来越广泛，相应地，对光电探测装置的要求越来越高。
[0003]硅材料作为微电子领域的传统材料，在加工工艺和制作成本上逐渐形成了其他材料无法比较的优势地位。但是由于传统半导体材料的禁带限制，探测波长范围窄，例如，基于硅材料的探测器，探测的截止波长为1100纳米。探索基于新原理的光探测技术，对提高光探测的波长范围具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]为解决以上问题，本专利技术提供了一种高灵敏光检测装置，包括反铁磁层、钉扎层、势垒层、自由层、贵金属微纳结构，反铁磁层的材料为硬磁反铁磁材料，钉扎层置于反铁磁层上，钉扎层的材料为自旋性极化率高的金属或半金属，势垒层置于钉扎层上，自由层置于势垒层上，自由层的材料为磁各向异性弱的软磁材料，势垒层隔开钉扎层和自由层，贵金属微纳结构周期性地置于自由层上。
[0005]更进一步地，贵金属微纳结构相对于自由层的表面倾斜，贵金属微纳结构部分地置于自由层内。
[0006]更进一步地，还包括第二贵金属微纳结构，第二贵金属微纳结构置于自由层内。
[0007]更进一步地，自由层的表面设有凹陷部，贵金属微纳结构设置在凹陷部内。
[0008]更进一步地，凹陷部为楔形凹槽。
[0009]更进一步地，凹陷部贯穿自由层，贵金属微纳结构置于凹陷部底部的势垒层上。
[0010]更进一步地，贵金属微纳结构的高度小于凹陷部的深度。
[0011]更进一步地，凹陷部周期性排布。
[0012]更进一步地，凹陷部排布的周期为方形周期。
[0013]更进一步地，在同一凹陷部内，贵金属微纳结构的个数多于1个。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种高灵敏光检测装置，包括反铁磁层、钉扎层、势垒层、自由层、贵金属微纳结构。本专利技术中，钉扎层、势垒层、自由层构成磁隧道结。应用时，待测光照射贵金属微纳结构；同时，应用固定磁场作用于本专利技术。通过测量待测光照射下和无待测光照射下，磁隧道结磁电阻的差异，确定待测光的强度或波长。本专利技术中，在待测光照射下，贵金属微纳结构产生热，从而改变了自由层的温度，从而改变了自由层的自旋状态及磁性，从而改变了磁隧道结的磁电阻。在本专利技术中，可以设置不同尺寸或形状的贵金属微纳结构以调节其共振波长，从而实现对不同波长入射光的探测。因此，本专利技术具有光
的探测波长范围宽的优点，在光检测领域具有良好的应用前景。
[0015]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
[0016]图1是一种高灵敏光检测装置的示意图。
[0017]图2是又一种高灵敏光检测装置的示意图。
[0018]图3是再一种高灵敏光检测装置的示意图。
[0019]图4是再一种高灵敏光检测装置的示意图。
[0020]图5是再一种高灵敏光检测装置的示意图。
[0021]图中：1、反铁磁层；2、钉扎层；3、势垒层；4、自由层；5、贵金属微纳结构；6、第二贵金属微纳结构。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0023]实施例1本专利技术提供了一种高灵敏光检测装置。如图1所示，该高灵敏光检测装置包括反铁磁层1、钉扎层2、势垒层3、自由层4、贵金属微纳结构5。反铁磁层1的材料为硬磁反铁磁材料，具体地，反铁磁层1的材料为IrMn、PtMn、FeMn。钉扎层2置于反铁磁层1上。钉扎层2的材料为自旋性极化率高的金属或半金属，具体地，钉扎层2的材料为Co、Fe、CoFe、CoFeB、CoFeAl合金。势垒层3置于钉扎层2上。自由层4置于势垒层3上。自由层4的材料为磁各向异性弱的软磁材料，具体地，自由层4的材料为NiFe合金、CoFe合金、CoFeB合金。势垒层3隔开钉扎层2和自由层4。势垒层3的材料为三氧化二铝或氧化镁。势垒层3的厚度大于0.8纳米、小于3纳米，以便在自由层4和钉扎层2之间实现量子隧穿效应。本实施例中，钉扎层2、势垒层3、自由层4构成磁隧道结。贵金属微纳结构周期性地置于自由层4上。具体地，贵金属微纳结构5方形周期地置于自由层4上。贵金属微纳结构5的材料为金或银，以便于激发强表面等离激元共振。贵金属微纳结构5的形状可以为球形、立方体形、棒形。优选地，贵金属微纳结构5的形状为棒形，以便于在线偏振光照射下，在贵金属微纳结构5上能够产生强局域表面等离激元共振。
[0024]应用时，待测光照射贵金属微纳结构5；同时，应用固定磁场作用于本专利技术。通过测量待测光照射下和无待测光照射下，磁隧道结磁电阻的差异，确定待测光的强度或波长。本专利技术中，在待测光照射下，贵金属微纳结构5产生热，从而改变了自由层4的温度，从而改变了自由层4的自旋状态及磁性，从而改变了磁隧道结的磁电阻。在本专利技术中，可以设置不同尺寸或形状的贵金属微纳结构5以调节其共振波长，从而实现对不同波长入射光的探测。因此，本专利技术具有光的探测波长范围宽的优点，在光检测领域具有良好的应用前景。
[0025]另外，因为自由层4的磁性或自旋严重地依赖于其温度，所以本专利技术具有光探测灵敏度高的优点。另外，本专利技术是基于传统电学的，不需要光谱仪等大型设备，器件的成本低。
[0026]实施例2在实施例1的基础上，如图2所示，贵金属微纳结构5相对于自由层4的表面倾斜，贵金属微纳结构5部分地置于自由层4内。这样一来，一方面，增长了贵金属微纳结构5与待测
光的作用距离，从而在贵金属微纳结构5上产生更强的局域表面等离激元共振，从而在贵金属微纳结构5上产生更多的热；另一方面，由于贵金属微纳结构5部分地置于自由层4内，加强了贵金属微纳结构5与自由层4之间的热传递，从而使得自由层4的温度改变更多。这两方面的效果均使得自由层4的自旋状态改变更多，从而更多地改变磁隧道结的磁电阻，从而实现更高灵敏度的光探测。
[0027]实施例3在实施例1的基础上，如图3所示，还包括第二贵金属微纳结构6，第二贵金属微纳结构6置于自由层4内，第二贵金属微纳结构6与贵金属微纳结构5连接。第二贵金属微纳结构6的材料与贵金属微纳结构5的材料相同。这样一来，在贵金属微纳结构5和第二贵金属微纳结构6构成的复合结构中形成局域表面等离激元共振，在贵金属微纳结构5和第二贵金属微纳结构6的连接处、拐角处产生更多的热，从而更多地改变自由层4的温度；另外，由于第二贵金属微纳结构6置于自由层4内，也能保证上述复合结构产生的热更多地传递到自由层4内，从而更多地改变自由层4的温度。因此，本实施例能够更多地改变磁隧道结的磁电阻，从而实现更高灵敏度的光探测。
[0028]此外，第二贵金属微纳结构6与势垒层3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏光检测装置，其特征在于，包括反铁磁层、钉扎层、势垒层、自由层、贵金属微纳结构，所述反铁磁层的材料为硬磁反铁磁材料，所述钉扎层置于所述反铁磁层上，所述钉扎层的材料为自旋性极化率高的金属或半金属，所述势垒层置于所述钉扎层上，所述自由层置于所述势垒层上，所述自由层的材料为磁各向异性弱的软磁材料，所述势垒层隔开所述钉扎层和所述自由层，所述贵金属微纳结构周期性地置于所述自由层上。2.如权利要求1所述的高灵敏光检测装置，其特征在于：所述贵金属微纳结构相对于所述自由层的表面倾斜，所述贵金属微纳结构部分地置于所述自由层内。3.如权利要求2所述的高灵敏光检测装置，其特征在于：还包括第二贵金属微纳结构，所述第二贵金属微纳结构置于所述自由层内。4.如权利要求1所述的高灵敏...

【专利技术属性】
技术研发人员：于孟今，
申请(专利权)人：于孟今，
类型：发明
国别省市：