一种降低探测器光谱响应线性相关系数的调控方法技术

本发明专利技术公开了一种降低探测器光谱响应线性相关系数的调控方法

【技术实现步骤摘要】
一种降低探测器光谱响应线性相关系数的调控方法


[0001]本专利技术属于光谱探测
，具体涉及一种降低探测器光谱响应线性相关系数的调控方法
。

技术介绍

[0002]利用半导体光电效应将入射光的能量转换为电信号，并通过读出电路将探测信号输出是人们实现光电探测的常用方法
。
一般来说，当入射光的光子能量大于半导体带隙，入射光子能量被半导体材料所吸收，部分价带电子跃迁到导带，形成光生电子
/
空穴对
。
如果探测器中有适当的偏置电场，光生电子
/
空穴对会在偏置电场作用下产生分离，并通过漂移和扩散运动形成探测电流
。
因此，在设计宽谱光电探测器时主要关注选择合适的活性材料带隙，提高光电转换的内量子效率
。
同时，通过对
pn
结或者
pin
结的设计，提高光电探测的外量子效率，并降低暗电流和噪声
。
[0003]除了宽谱探测以外，窄带探测和光谱探测也有大量应用
。
为了提高探测器的集成度，近年来大量的研究工作报道了不采用滤光片或者色散光学元件的窄带和光谱探测方案
。
一些研究团队提出通过缺陷设计，增加部分区域的缺陷密度，进而通过增加载流子复合抑制短波光子产生的响应信号，从而获得窄带探测性能
。
还有文献报道通过不同带隙的半导体材料组合以及载流子复合调控，利用一系列非相关宽谱探测响应重构入射光谱信息，获得无色散光学原件的多光谱或者超光谱探测
。
虽然这些研究工作展示了通过对光生载流子复合的调控可以一定程度上影响探测器的光谱响应特性，但是获得的探测器光谱响应特性线性相关性仍然较高，难以通过波分复用获得准确的重构光谱，进而导致光谱分辨率较差
。
[0004]因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题
。

技术实现思路

[0005]技术问题：本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种降低探测器光谱响应线性相关系数的调控方法，可以在不同偏置电压下获得线性相关性较低的光谱响应，从而提高波分复用算法重构光谱信息的准确性，可以同时获得较高的光谱分辨率和空间分辨率
。
[0006]技术方案：本专利技术提供一种降低探测器光谱响应线性相关系数的调控方法，该方法通过对探测器不同半导体层电子亲和势的设计，利用光生载流子复合调控不同波长通道的探测信号，最终使得不同偏置电压下探测器光谱响应特性呈现出较大的非线性
。
[0007]本专利技术的一种降低探测器光谱响应线性相关系数的调控方法，将不同波长入射光从该光谱探测器左电极入射，不同波长的光分别被多层能量带隙半导体吸收层的特定区域吸收，通过对半导体吸收层电子亲和势的调控，使探测器空间电荷密度分布产生差异和电场强度变化，从而导致入射光产生的光生载流子的收集产生差异，最终使得不同偏置电压下探测器光谱响应特性可以调控
。
[0008]所述探测器，其结构从左到右顺序为：左电极，重掺杂
p+
层，
p
型层，第一本征层，第二本征层
,n
型层，重掺杂
n+
层
、
右电极；上述半导体层带隙从大到小梯度变化，即
Eg1≥Eg2≥Eg3≥Eg4。
[0009]所述重掺杂
p+
层和重掺杂
n+
层，其厚度小于
0.3
μ
m
，使探测器与入射端左电极和出射端右电极欧姆接触
。
[0010]所述半导体吸收层包括
p
型层
、
第一本征层
、
第二本征层和
n
型层，其电子亲和势通过选用不同电子亲和势半导体材料，对半导体材料进行离子掺杂或对半导体材料进行缺陷设计来调控
。
[0011]所述半导体吸收层为涵盖紫外光
‑
近红外范围内具有高光吸收率的体材料
。
[0012]所述具有高光吸收率的体材料包括硅
、
钙钛矿
、
量子点以及它们的组合
。
[0013]所述半导体吸收层采用溶液外延法，旋涂法以及喷涂法制备
。
[0014]所述左电极
、
右电极为金属电极或导电氧化物电极
。
[0015]有益效果：本专利技术的优点如下
[0016]1.
本专利技术通过半导体层结构设计，调控半导体层的电子亲和势可以控制光生载流子的复合速率，最终改变探测器的光谱响应曲线，为波分复用重构光谱探测探索了新的技术道路
。
[0017]2.
可探测光谱范围和光谱响应特性可调，方法简单，具备应用灵活性
。
[0018]3.
本专利技术在单一器件结构中实现滤光探测一体化，可实现对颜色的直接识别，无需借助分光光学部件
。
附图说明
[0019]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施方案，其中：
[0020]图1为本专利技术所述探测器的器件结构
。
其中有，左电极1，重掺杂
p+
层2，
p
型层3，第一本征层4，第二本征层
5,n
型层6，重掺杂
n+
层
7、
右电极
8。
[0021]图2为本专利技术所述四层异质结的光生载流子产生率；
[0022]图3为本专利技术实施例1仿真所得的光谱响应特性曲线；
[0023]图4为本专利技术实施例2仿真所得的光谱响应特性曲线；
[0024]图5为本专利技术实施例3仿真所得的光谱响应特性曲线；
[0025]图6为本专利技术实施例4仿真所得的光谱响应特性曲线；
[0026]图7为本专利技术对比例1仿真所得的光谱响应特性曲线
。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0028]本专利技术降低探测器光谱响应线性相关系数的调控方法，将不同波长入射光从该光
谱探测器左电极入射，不同波长的光分别被多层能量带隙半导体吸收层的特定区域吸收，通过对半导体吸收层电子亲和势的调控，使探测器空间电荷密度分布产生差异和电场强度变化，从而导致入射光产生的光生载流子的收集产生差异，最终使得不同偏置电压下探测器光谱响应特性可以调控
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种降低探测器光谱响应线性相关系数的调控方法，其特征在于，将不同波长入射光从该光谱探测器左电极入射，不同波长的光分别被多层能量带隙半导体吸收层的特定区域吸收，通过对半导体吸收层电子亲和势的调控，使探测器空间电荷密度分布产生差异和电场强度变化，从而导致入射光产生的光生载流子的收集产生差异，最终使得不同偏置电压下探测器光谱响应特性可以调控
。2.
根据权利要求1所述的一种降低探测器光谱响应线性相关系数的调控方法，其特征在于，所述探测器，其结构从左到右顺序为：左电极
(1)
，重掺杂
p+
层
(2)
，
p
型层
(3)
，第一本征层
(4)
，第二本征层
(5),n
型层
(6)
，重掺杂
n+
层
(7)、
右电极
(8)
；上述半导体层带隙从大到小梯度变化，即
Eg1≥Eg2≥Eg3≥Eg4。3.
根据权利要求2所述的一种降低探测器光谱响应线性相关系数的调控方法，其特征在于，所述重掺杂
p+
层
(2)
和重掺杂
n+
层
(7)
，其厚度小于
0.3
μ
m
，使探测器与入射端左电极
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青，刘世林，朱卓娅，赵志伟，张晓兵，吴忠，陈静，雷威，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：