一种近红外光的四象限探测器及其制备方法技术

本发明专利技术适用于光电探测技术领域，提供了一种近红外光的四象限探测器及其制备方法，近红外光的四象限探测器包括：衬底；四个探测单元，四个探测单元呈中心对称设置在衬底的正面上，探测单元包括依次层叠设置的金属反射层、绝缘介质层、复合结构层，复合结构层包括石墨烯层和银微结构；探测单元还包括输出电极，输出电极设置在石墨烯层上；通过银微结构吸收入射光响应生成光生载流子，并利用石墨烯优良的导电性能传输光生载流子，减小了载流子传输到电极的渡越时间，提高载流子的收集效率，从而实现增大输出信号光电流的目的，进而解决了近红外光的光电响应弱所导致探测器输出光电流信号小的问题。小的问题。小的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种近红外光的四象限探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光电探测
，尤其涉及一种近红外光的四象限探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]象限探测器是一种阵列光敏元的定位光电器件，光敏元间有狭小的沟道隔离，光敏元常用PN结或者PIN结实现。四象限探测器由四个性能完全相同的光敏阵元按照直角坐标系排布，反向偏置的四个光敏阵元等效于四个光电二级管。当入射光照射到光敏元件上时，从四个光敏区分别输出光电流信号。利用输出光电流信号间的关系，可以确定光斑在光敏元上的位置，从而实现光斑定位。象限探测器实际中常用于激光制导、激光准直和对准、光电追踪等。然而，现有的象限探测器的响应波段主要集中在可见光区，对近红外光的光电响应较弱，输出光电流信号较小，对后续处理电路提出了较高的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种近红外光的四象限探测器及其制备方法，以解决近红外光的光电响应弱所导致探测器输出光电流信号小的问题。
[0004]本专利技术提供的近红外光的四象限探测器，所述四象限探测器用于探测入射光，包括：
[0005]衬底，具有相对设置的正面和背面；
[0006]四个探测单元，四个所述探测单元呈中心对称设置在所述衬底的正面上，所述探测单元包括依次层叠设置的金属反射层、绝缘介质层、石墨烯层，所述探测单元还包括银微结构和输出电极，若干个所述银微结构设置在所述石墨烯层上，输出电极设置在所述石墨烯层上；
[0007]在每个所述探测单元中，所述入射光入射到所述金属反射层上，形成反射光；所述入射光包括近红外光；所述银微结构吸收所述入射光和所述反射光，并响应生成光生载流子；所述光生载流子经所述石墨烯层横向传输后，再传输到所述输出电极；所述输出电极接收所述光生载流子并输出光电流信号，完成所述入射光的探测。
[0008]可选地，所述四个探测单元通过垂直交叉的两条阻隔沟道隔开。
[0009]可选地，若干个所述银微结构阵列设置在所述石墨烯层。
[0010]可选地，所述银微结构包括L型银微结构，在平行于所述衬底的正面的平面内，所述L型银微结构呈L型。
[0011]可选地，在平行于所述衬底的正面的平面内，所述L型银微结构沿第一方向的长度和沿第二方向的长度均为150nm
‑
350nm，所述L型银微结构的宽度为38nm
‑
62nm，所述第一方向垂直于所述第二方向；沿着第三方向，所述L型银微结构的厚度为35nm
‑
65nm，所述第三方向分别垂直于所述第一方向和所述第二方向。
[0012]可选地，所述垂直交叉的两条阻隔沟道中的一条沟道沿着第一方向设置，所述垂
直交叉的两条阻隔沟道中的另一条沿着第二方向设置，在平行于所述衬底的正面的平面内，所述L型银微结构沿第一方向的长度和沿第二方向的长度相等。
[0013]可选地，所述金属反射层的材料包括金或银。
[0014]基于相同的构思，本专利技术还提供了一种近红外光的四象限探测器的制备方法，包括：
[0015]提供衬底，所述衬底具有相对设置的正面和背面；
[0016]在所述衬底的正面上形成掩膜层，刻蚀所述掩膜层，所述掩膜层的残留部分构成呈十字形的掩膜结构，所述掩膜结构将所述衬底的正面划分为呈中心对称的四个象限区；
[0017]针对每个所述象限区，在所述石墨烯层上形成若干个银微结构；
[0018]针对每个所述象限区，在所述石墨烯层上形成输出电极。
[0019]可选地，所述针对每个所述象限区，在所述石墨烯层上形成输出电极之后，还包括：
[0020]刻蚀所述掩膜结构，形成垂直交叉的两条阻隔沟道。
[0021]可选地，所述针对每个所述象限区，在所述石墨烯层上形成若干个银微结构包括：
[0022]在所述石墨烯层上形成金属银层；
[0023]在所述金属银层上形成刻蚀掩膜；
[0024]基于所述刻蚀掩膜，对所述金属银层进行刻蚀处理，形成若干个银微结构。
[0025]本专利技术的有益效果：本专利技术中的近红外光的四象限探测器包括：衬底，具有相对设置的正面和背面；四个探测单元，四个探测单元呈中心对称设置在所述衬底的正面上，探测单元包括依次层叠设置的金属反射层、绝缘介质层、复合结构层，复合结构层包括石墨烯层和银微结构，探测单元还包括输出电极，输出电极设置在石墨烯层上；通过银微结构吸收入射光响应生成光生载流子，并利用石墨烯优良的导电性能传输光生载流子，减小了载流子传输到电极的渡越时间，提高载流子的收集效率，从而实现增大输出信号光电流的目的，进而解决了近红外光的光电响应弱所导致探测器输出光电流信号小的问题。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0027]图1是本专利技术实施例中近红外光的四象限探测器的三维结构示意图；
[0028]图2是本专利技术实施例中近红外光的四象限探测器的侧视结构示意图；
[0029]图3是本专利技术实施例中复合结构层的侧视结构示意图；
[0030]图4是本专利技术实施例中复合结构层的结构示意图；
[0031]图5是本专利技术实施例中近红外光的四象限探测器对入射光的吸收光谱图；
[0032]图6是本专利技术实施例中近红外光的四象限探测器的制备方法的流程示意图。
[0033]附图标记说明：
[0034]1‑
阻隔沟道；2
‑
输出电极；3
‑
复合结构层；31
‑
石墨烯层；32
‑
银微结构；4
‑
绝缘介质层；5
‑
金属反射层；6
‑
衬底。
具体实施方式
[0035]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0036]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0037]为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0038]请参阅图1、图2、图3，近红外光的四象限探测器包括：衬底6，衬底6具有相对设置的正面和背面；四个探测单元，四个探测单元呈中心对称设置在衬底的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近红外光的四象限探测器，所述四象限探测器用于探测入射光，其特征在于，包括：衬底，具有相对设置的正面和背面；四个探测单元，四个所述探测单元呈中心对称设置在所述衬底的正面上，所述探测单元包括依次层叠设置的金属反射层、绝缘介质层、复合结构层，所述复合结构层包括石墨烯层和银微结构，若干个所述银微结构设置在所述石墨烯层上，所述探测单元还包括输出电极，所述输出电极设置在所述石墨烯层上；在每个所述探测单元中，所述入射光入射到所述金属反射层上，形成反射光；所述入射光包括近红外光；所述银微结构吸收所述入射光和所述反射光，并响应生成光生载流子；所述光生载流子经所述石墨烯层横向传输后，再传输到所述输出电极；所述输出电极接收所述光生载流子并输出光电流信号，完成所述入射光的探测。2.根据权利要求1所述的近红外光的四象限探测器，其特征在于，所述四个探测单元通过垂直交叉的两条阻隔沟道隔开。3.根据权利要求1所述的近红外光的四象限探测器，其特征在于，若干个所述银微结构阵列设置在所述石墨烯层。4.根据权利要求3所述的近红外光的四象限探测器，其特征在于，所述银微结构包括L型银微结构，在平行于所述衬底的正面的平面内，所述L型银微结构呈L型。5.根据权利要求4所述的近红外光的四象限探测器，其特征在于，在平行于所述衬底的正面的平面内，所述L型银微结构沿第一方向的长度和沿第二方向的长度均为150nm
‑
350nm，所述L型银微结构的宽度为38nm
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62nm，所述第一方向垂直于所述第二方向；沿着第三方向，所述L型银微结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡莉，席锋，秦华锋，
申请(专利权)人：重庆金融科技研究院，
类型：发明
国别省市：