日盲紫外通讯探测器、制备方法及通讯方法技术

本公开提供了一种日盲紫外通讯探测器，包括：硅片衬底；多组宽禁带半导体纳米带，设于硅片衬底上，每组数量为2，相互串联且呈90

【技术实现步骤摘要】
日盲紫外通讯探测器、制备方法及通讯方法


[0001]本公开涉及日盲紫外光通讯
，尤其涉及一种日盲紫外通讯探测器、制备方法及通讯方法。

技术介绍

[0002]自然界中太阳作为紫外辐射的天然光源，其辐射出来的紫外光通过大气时，波长介于240nm到280nm之间的紫外光被大气中的臭氧层强烈吸收而无法传播到地球表面，从而形成太阳紫外光在近地表面的盲区，人们通常称之为日盲紫外光。日盲紫外光探测(240
‑
280nm)在灭菌监测、高温火焰探测、电晕放电检测以及日盲紫外光通讯领域具有重要的应用。其中，作为新一代非视距(non
‑
line
‑
of
‑
sight，NLOS)无线通讯技术的日盲紫外光通讯，一直以来都备受关注。日盲紫外光通讯依据大气粒子以及悬浮粒子对紫外光的散射进行信息传输，具有抗干扰能力强、保密程度高以及可绕过障碍物实现非视距通讯的优点。如果将偏振态作为光调制信息进行传输，可以拓宽信息维度，丰富的偏振信息可以作为三进制甚至更高进制的信号源，具有灵活性高、传输密度大、抗干扰性强、保密性强的优点。因此，发展偏振调制的日盲紫外光通讯以及日盲紫外偏振光探测在非视距无线光通讯领域具有重要的实用价值。
[0003]作为偏振调制的日盲紫外通讯技术，偏振光探测是其中的关键技术。随着材料制备工艺以及微纳加工技术的不断发展，偏振光探测技术也相应地经历了几代技术改革，已从最初的旋转偏振片型发展到目前的微纳器件型。其核心原理都是将偏振特性的选择与光探测功能分离开来，均属于分离型偏振探测技术。为了契合光电领域高度集成化的发展目标，偏振光探测的器件结构应试图从分离型结构向更为简洁的直接型结构发展。近年来，研究者们注意到在元素周期表中关于IV族元素非对称分布的一些层状半导体，如IV
‑
V族、IV
‑
VI族、V
‑
VI族、IV
‑
VII族半导体。该类层状半导体非互补性的外层电子结构导致化学键以及原子排列的复杂度增大，具有庞大的原胞体积和较低的晶体对称性，从而表现出强的面内各向异性，尤其是光响应上的各向异性使其对线偏振光天然敏感，可以实现直接偏振探测，便于高度集成化。β
‑
Ga2O3具有4.5
‑
4.9eV的超宽禁带，对日盲紫外具有高的光响应，同时β
‑
Ga2O3为单斜晶系，属于C
2h3
空间群，其晶体对称性元素总和为L2PC，只存在一个二次轴(L2)、一个垂直于二次轴的对称面(P)和对称心(C)，不含有4次轴和6次轴的高对称操作，相较于立方晶系的硅(对称操作为3L44L36L29PC)，单斜晶系的β
‑
Ga2O3具有更高的晶体各向异性。同时β
‑
Ga2O3作为第四代主流半导体能够与现有集成工艺兼容。基于β
‑
Ga2O3较低的晶体对称性、在日盲紫外的高光响应、以及与现有集成工艺兼容的三大优点，可以发展基于此的日盲紫外光探测技术，并开发相应的三进制日盲紫外通讯技术。
[0004]公开内容
[0005]鉴于上述问题，本公开提供了一种日盲紫外通讯探测器、制备方法及通讯方法，以解决上述问题。
[0006]本公开的一个方面提供了一种日盲紫外通讯探测器，包括：硅片衬底，表面附有二
氧化硅层；多组宽禁带半导体纳米带，设于所述硅片衬底上，每组宽禁带半导体纳米带的数量为2，相互串联且呈90
°
，相互配合以接收偏振态为0
°
、45
°
和90
°
的日盲紫外光；各组宽禁带半导体纳米带的设置角度以预设步进增加，所述设置角度范围为0
°
～180
°
；多组金属电极，设于所述硅片衬底上，每组金属电极对应连接一组宽禁带半导体纳米带，每组金属电极包括正电压电极、中位电压电极和接地电极，所述正电压电极与一组宽禁带半导体纳米带中的其中一个的非串联端连接，用于提供正电压，所述接地电极与该组宽禁带半导体纳米带中的另一个的非串联端连接，所述中位电压电极与该组所述宽禁带半导体纳米带的串联端连接，用于输出该组宽禁带半导体纳米带响应所述日盲紫外光信号产生的电压信号；多个电极终端，通过金属导电桥与各所述正电压电极、所述中位电压电极和所述接地电极连接；IC插座，背面设有多个针脚，正面设有凹槽；所述针脚和所述电极终端一一对应，通过引线连接；所述硅片衬底设于所述IC插座的凹槽内。
[0007]可选地，所述宽禁带半导体纳米带为β型氧化镓纳米带，厚度为10
‑
100nm，宽度为2
‑
5μm，长度为10
‑
20μm。
[0008]可选地，所述金属电极、所述金属导电桥以及所述电极终端均为钛和金的双层结构；其中，钛的厚度为5
‑
20nm，金的厚度为50
‑
150nm，所述金属电极的宽度为20
‑
50μm，所述金属导电桥的宽度为5
‑
10μm，所述电极终端的宽度为300
‑
500μm。
[0009]可选地，所述宽禁带半导体纳米带与所述金属电极接触为欧姆接触。
[0010]可选地，所述宽禁带半导体纳米带为18组，各所述宽禁带半导体纳米带的角度分别为0
°
、10
°
、20
°
、30
°
、40
°
、50
°
、60
°
、70
°
、80
°
、90
°
、100
°
、110
°
、120
°
、130
°
、140
°
、150
°
、160
°
、170
°
。
[0011]可选地，所述日盲紫外光的波长为250
‑
260nm。
[0012]本公开的另一个方面提供了一种日盲紫外通讯探测器的制备方法，应用于如第一方面任意一项所述的日盲紫外通讯探测器，包括：在蓝宝石衬底上制备宽禁带半导体纳米带；将宽禁带半导体纳米带干法转移至硅片衬底的二氧化硅层上，并按照预设的设置角度放置，形成多个宽禁带半导体纳米带组；将所述硅片衬底固定在IC插座的凹槽内；在所有宽禁带半导体纳米带组的两端制备金属电极，并制备金属导电桥以及电极终端；将所述电极终端分别引线14至所述IC插座的多个针脚上，完成日盲紫外通讯探测器。
[0013]可选地，所述在所有宽禁带半导体纳米带组的两端制备金属电极，并制备金属导电桥以及电极终端包括：在所述硅片衬底、IC插座上旋涂电子束胶；设计电极、导电桥以及电极终端图版，在电子束胶上刻蚀出所述金属电极、所述金属电桥和所述电极终端的金属区域；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种日盲紫外通讯探测器，其特征在于，包括：硅片衬底(17)，表面附有二氧化硅层(22)；多组宽禁带半导体纳米带(21)，设于所述硅片衬底(17)上，每组宽禁带半导体纳米带(21)的数量为2，相互串联且呈90
°
，相互配合以接收偏振态为0
°
、45
°
和90
°
的日盲紫外光；各组宽禁带半导体纳米带(21)的设置角度以预设步进增加，所述设置角度范围为0
°
～180
°
；多组金属电极(20)，设于所述硅片衬底(17)上，每组金属电极(20)对应连接一组宽禁带半导体纳米带(21)，每组金属电极(20)包括正电压电极、中位电压电极和接地电极，所述正电压电极与一组宽禁带半导体纳米带(21)中的其中一个的非串联端连接，用于提供正电压，所述接地电极与该组宽禁带半导体纳米带(21)中的另一个的非串联端连接，所述中位电压电极与该组所述宽禁带半导体纳米带(21)的串联端连接，用于输出该组宽禁带半导体纳米带(21)响应所述日盲紫外光信号产生的电压信号；多个电极终端(18)，通过金属导电桥(19)与各所述正电压电极、所述中位电压电极和所述接地电极连接；IC插座(11)，背面设有多个针脚(12)，正面设有凹槽(15)；所述针脚(12)和所述电极终端(18)一一对应，通过引线(14)连接；所述硅片衬底(17)设于所述IC插座(11)的凹槽(15)内。2.根据权利要求1所述的日盲紫外通讯探测器，其特征在于，所述宽禁带半导体纳米带(21)为β型氧化镓纳米带以及β型氧化镓纳米带的掺杂或者合金产品，厚度为10
‑
100nm，宽度为2
‑
5μm，长度为10
‑
20μm。3.根据权利要求1所述的日盲紫外通讯探测器，其特征在于，所述金属电极(20)、所述金属导电桥(19)以及所述电极终端(18)均为钛和金的双层结构；其中，钛的厚度为5
‑
20nm，金的厚度为50
‑
150nm，所述金属电极(20)的宽度为20
‑
50μm，所述金属导电桥(19)的宽度为5
‑
10μm，所述电极终端(18)的宽度为300
‑
500μm。4.根据权利要求1所述的日盲紫外通讯探测器，其特征在于，所述宽禁带半导体纳米带(21)与所述金属电极(20)接触为欧姆接触。5.根据权利要求1所述的日盲紫外通讯探测器，其特征在于，所述宽禁带半导体纳米带(21)为18组，各所述宽禁带半导体纳米带(21)的角度分别为0
°
、10
°
、20
°
、30
°
、40
°
、50
°
、60
°
、70
...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏钟鸣，赵凯，杨珏晗，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：