基于周期性微纳结构的偏振光探测器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种偏振光探测器，包括：硅基二氧化硅衬底；感光层，形成在硅基二氧化硅衬底上，感光层包括由面内各向异性材料形成的多个沿第一方向延伸的纳米线，多个沿第一方向延伸的纳米线形成周期性阵列；第一电极和第二电极，形成在感光层的两端，第一电极和第二电极沿与第一方向相垂直的第二方向延伸；其中，周期性阵列的周期为百纳米级，第一方向为面内各向异性材料的晶格低对称轴方向

【技术实现步骤摘要】
基于周期性微纳结构的偏振光探测器及其制作方法


[0001]本专利技术的至少一种实施例涉及一种偏振光探测器，尤其涉及一种基于周期性微纳结构的偏振光探测器及其制作方法
。

技术介绍

[0002]偏振光是光波的基本特性之一，具有极化角度
、
相移和琼斯向量等多种特征参数，可反应目标表面的材质种类
、
纹理结构
、
应力分布等信息
。
白
1980
年代，本领域的研究人员为了有效地检测出偏振光中所携带的多维度信息，发展了基于光学振镜的偏振光电探测器
。
[0003]随着探测技术和制备工艺的飞速发展，对器件的需求更趋向于轻质化
、
小型化
、
集成化
。
此时光学振镜模式极大的限制了器件的集成度和便携性
。
因此，本领域的研究人员采用各向异性二维材料本身的偏振光敏感性，制备了基于各向异性半导体材料的无振镜型偏振探测器
。
受各向异性半导体材料本征二色性限制，其偏振探测器的各向异性光电比在可见和近红外区域均较小，难以满足环境中的偏振探测
。
因此，克服本征二色性限制，实现偏振光探测器本征的各向异性光电流比提高是本领域的关键性问题
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种偏振光探测器，以提高偏振光探测器对偏振光的敏感性和探测灵敏度，解决传统偏振光探测器的各向异性光电流比小
、
探测灵敏度低的问题
。
[0005]作为本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种偏振光探测器，包括：硅基二氧化硅衬底；感光层，形成在硅基二氧化硅衬底上，感光层包括由面内各向异性材料形成的多个沿第一方向延伸的纳米线，多个沿第一方向延伸的纳米线形成周期性阵列；第一电极和第二电极，形成在感光层的两端，第一电极和第二电极沿与第一方向相垂直的第二方向延伸；其中，周期性阵列的周期为百纳米级，第一方向为面内各向异性材料的晶格低对称轴方向
。
[0006]作为本专利技术的另一个方面，本专利技术提供一种偏振光探测器的制作方法，适用于制作上述的偏振光探测器，包括：
[0007]在硅基二氧化硅衬底上形成面内各向异性材料层；标定面内各向异性材料层的晶格低对称轴方向，图形化面内各向异性材料层，使面内各向异性材料层形成由多个沿第一方向延伸的纳米线组成的感光层；其中多个沿第一方向延伸的纳米线形成周期性阵列，第一方向为面内各向异性材料层的晶格低对称轴方向；以及在感光层的两端设置沿与第一方向相垂直的第二方向延伸的源电极和漏电极
。
[0008]根据本专利技术上述实施例提供的偏振光探测器，通过由面内各向异性材料形成周期性纳米线阵列，且纳米线的延伸方向沿着面内各向异性材料的晶格低对称轴方向，使探测器的光吸收会发生局域性增强，进而使偏振光探测器对不同角度的偏振光的响应差异变大，提高了偏振光探测器对偏振光的敏感性
。
附图说明
[0009]图1为根据本专利技术实施例的偏振光探测器的立体示意图；
[0010]图2为根据本专利技术实施例的偏振光探测器的俯视图；
[0011]图3为根据本专利技术实施例的偏振光探测器的剖面图；
[0012]图4为根据本专利技术实施例的偏振光探测器的制作方法的流程图；
[0013]图5为根据本专利技术实施例的偏振光探测器在
808nm
偏振光激发下偏振角度与光响应电流的关系图；
[0014]图6为根据本专利技术实施例的偏振光探测器的显微镜图像；
[0015]图7为根据本专利技术实施例的电极
D1
‑
电极
D2
形成的偏振光探测器在
808nm
偏振光激发下偏振角度与光响应电流的关系图；以及
[0016]图8为根据本专利技术实施例的电极
D1
‑
电极
D3
形成的偏振光探测器在
808nm
偏振光激发下偏振角度与光响应电流的关系图
。
[0017]【
附图标记说明
】
[0018]1‑
硅基二氧化硅衬底；
[0019]2‑
感光层；
[0020]3‑
第一电极；
[0021]4‑
第二电极；
[0022]5‑
金属标记层；
[0023]W1‑
周期性阵列中每个纳米线的宽度；
[0024]W2‑
周期性阵列中每个周期的宽度
。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的
、
技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明
。
但是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例
。
相反地，提供这些实施例将使专利技术彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员
。
在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同元件
。
[0026]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本专利技术
。
在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征
、
步骤
、
操作和
/
或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征
、
步骤
、
操作或部件
。
[0027]需要说明的是，线性二色性是波光谱的一种表现形式，它是指对偏振方向平行或垂直单晶取向的偏振光的吸收差异
。
[0028]有鉴于此，为了克服传统偏振光探测器的二色性限制，本专利技术提供一种偏振光探测器及其制作方法，以提高探测器的各向异性光电流比，进而提高器件的探测灵敏度
。
[0029]图1为根据本专利技术实施例的偏振光探测器的立体示意图
。
图2为根据本专利技术实施例的偏振光探测器的俯视图
。
图3为根据本专利技术实施例的偏振光探测器的剖面图
。
[0030]根据本专利技术的一种示例性实施例，本专利技术提供一种偏振光探测器，参考图1～图3所示，包括：
[0031]硅基二氧化硅衬底1；感光层2，形成在硅基二氧化硅衬底1上，感光层2包括由面内
各向异性材料形成的多个沿第一方向延伸的纳米线，多个沿第一方向延伸的纳米线形成周期性阵列；第一电极3和第二电极4，形成在感光层2的两端，第一电极3和第二电极4沿与第一方向相垂直的第二方向延伸；其中，周期性阵列的周期为百纳米级，第一方向为面内各向异性材料的晶格低对称轴方向
。
[0032]需要说明的是，晶格低对称轴方向表示面内各向异性材料对偏振光吸收最强的方向
。
[0033]根据本专利技术的实施例，纳米线沿晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种偏振光探测器，其特征在于，包括：硅基二氧化硅衬底
(1)
；感光层
(2)
，形成在所述硅基二氧化硅衬底
(1)
上，所述感光层
(2)
包括由面内各向异性材料形成的多个沿第一方向延伸的纳米线，所述多个沿第一方向延伸的纳米线形成周期性阵列；第一电极
(3)
和第二电极
(4)
，形成在所述感光层
(2)
的两端，所述第一电极
(3)
和所述第二电极
(4)
沿与所述第一方向相垂直的第二方向延伸；其中，所述周期性阵列的周期为百纳米级，所述第一方向为所述面内各向异性材料的晶格低对称轴方向
。2.
根据权利要求1所述的偏振光探测器，其特征在于，所述感光层
(2)
的材料包括黑磷
、
黑砷
、
硫化铼
、
硫化亚硅
、
硫化亚锗
、
硫化亚锡
、
硒化亚锗或者硒化亚锡；优选地，所述感光层
(2)
的厚度为
20nm
～
50nm。3.
根据权利要求1所述的偏振光探测器，其特征在于，所述周期性阵列的周期为
1O0nm
～
800nm
；所述纳米线在每个周期的占宽比为
20
％～
75
％
。4.
根据权利要求1所述的偏振光探测器，其特征在于，所述周期性阵列的周期为
200nm
；所述纳米线在每个周期的占宽比为
25
％...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏钟鸣，周子琦，邓惠雄，
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：