【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电子信息领域，特别是涉及一种基于mim吸收器的长波红外光热电探测器及其制备方法。
技术介绍
1、在光电子信息领域中，光信息的利用是最重要的组成部分之一，而光电探测器是利用光电信息的基础，光电探测器是一种将光信号转变为电信号输出的器件，在国防军事和民用领域都有非常广泛的应用。此外，光热电探测器也越来越被人熟知，光热电探测器是基于光热转换和热电转换两个物理过程，可实现长波红外和太赫兹室温探测的无源器件。传统的光热电探测器利用热吸收层吸收光，产生热量，进而在热电堆两侧产生温差，从而产生电压，实现光探测，但是这类器件制备工艺复杂，价格昂贵且相应灵敏度低，应用场景非常受限。
2、长波红外的波长范围为8μm～14μm，大气在长波红外对光的吸收相对较弱，并且室温物体发出的辐射主要在这一区域，峰值波长约为10μm，因此长波红外光电探测器对于诸如全天候监视和夜视之类的热搜索技术非常重要。为了通过光子检测器检测长波红外这种低能量辐射，通常使用的光敏材料是窄带隙半导体，例如，hgcdte；量子阱，例如，gaas/ingaas。对于这些光电探测器，室温下的暗电流通常很大，因此低温冷却单元是必不可少的，这无疑增加了光探测器的尺寸和重量，因此对非冷却长波红外光电探测器的开发至关重要，而采用热电探测可有效解决光电探测器需要低温冷却的难题。
3、随着可在室温工作的高性能热电材料不断被发现，光热电探测器得到快速的发展。虽然可以在室温工作，但与光电探测器相比，传统热电探测器由声子主导传输，响应时间相对较长，通常约为毫秒量级，
4、鉴于以上，有必要提供一种基于mim吸收器的长波红外光热电探测器及其制备方法，用于解决现有技术中光热电探测器相应时间长，尺寸大，光吸收率小，制备工艺复杂以及价格昂贵的问题。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于mim吸收器的长波红外光热电探测器及其制备方法，用于解决现有技术中光热电探测器相应时间长，尺寸大，光吸收率小，制备工艺复杂以及价格昂贵的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于mim吸收器的长波红外光热电探测器，所述基于mim吸收器的长波红外光热电探测器包括：
3、热电转换层，用于热电转换；
4、上电极及下电极，分别设置于所述热电转换层的上下两个表面；
5、mim吸收器，设置于所述上电极的表面，用于吸收光子并转换为热能，所述mim吸收器的面积小于所述热电转换层的面积；
6、所述mim吸收器依次包括金属反射层、介质层及金属阵列层，所述金属反射层设置于所述上电极的表面，所述金属反射层与所述金属阵列层的材料相同，所述金属阵列层由若干中心对称的规则金属模块周期性阵列排布构成，所述金属模块横截面外接圆的半径范围为0.5μm～0.7μm；所述金属阵列层的阵列周期范围为1.5μm～2.5μm。
7、可选地，所述金属阵列层中的阵列数量≥1；当所述金属阵列层中的阵列数量为1时，所述金属模块横截面外接圆的半径完全相同，用于吸收单个波长的红外线；当所述金属阵列层中的阵列数量为＞1时，不同阵列的所述金属模块横截面外接圆的半径不同，用于吸收不同波长的红外线。
8、可选地，所述mim吸收器中所述金属反射层与所述金属阵列层的材料为铝、金、银及铜中的一种或两种以上的组合。
9、可选地，所述金属阵列层的金属模块横截面的形状为圆形、方形及正六边形中的一种或两种以上的组合。
10、可选地，所述mim吸收器中所述金属反射层及所述金属阵列层的材料为铝，所述介质层的材料为锗，其中所述金属阵列层中的金属模块横截面的形状为圆形，从而形成铝反射层-锗层-铝圆盘阵列层结构的所述mim吸收层。
11、可选地，所述铝圆盘阵列层的厚度范围为40nm～60nm，所述锗层的厚度范围为120nm～180nm，所述铝反射层的厚度范围为120nm～180nm。
12、可选地，所述上电极及所述下电极的材料相同，所述上电极及所述下电极的材料为铬、铂、镍及钛中的一种。
13、可选地，所述上电极及所述下电极与所述热电转换层均为欧姆接触。
14、可选地，所述热电转换层材料的塞贝克系数范围＞50uv/k。
15、本专利技术还提供一种基于mim吸收器的长波红外光热电探测器的制备方法，用于制备上述任意一项所述的基于mim吸收器的长波红外光热电探测器，所述制备方法包括：
16、s1：提供热电转换层；
17、s2：于所述热电转换层上下两个表面分别形成上电极及下电极；
18、s3：于所述上电极表面形成金属反射层；
19、s4：于所述金属反射层表面形成介质层；
20、s5：于所述介质层表面形成金属阵列层。
21、如上所述，本专利技术的基于mim吸收器的长波红外光热电探测器及其制备方法，具有以下有益效果：本专利技术借助mim吸收器实现光子100％完美吸收，利用金属反射层将吸收的光子局限在热电转换层上表面，从而使热电转换层上下表面产生温度差，减小两个电极间的通道长度，从而减小响应时间；本专利技术通过金属阵列层中金属模块的尺寸大小及阵列周期来调控吸收带宽及吸收峰波长；此外，本专利技术的材料成本低廉，制备工艺简单，也可实现大面积制备，易于本专利技术的推广。
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1.一种基于MIM吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于，所述基于MIM吸收器的长波红外光热电探测器包括：
2.根据权利要求1所述的基于MIM吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于：所述金属阵列层中的阵列数量≥1；当所述金属阵列层中的阵列数量为1时，所述金属模块横截面外接圆半径完全相同，用于吸收单个波长的红外线；当所述金属阵列层中的阵列数量＞1时，不同阵列的所述金属模块横截面外接圆半径不同，用于吸收不同波长的红外线。
3.根据权利要求1所述的基于MIM吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于：所述MIM吸收器中所述金属反射层与所述金属阵列层的材料为铝、金、银及铜中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求3所述的基于MIM吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于：所述金属阵列层的金属模块横截面的形状为圆形、方形及正六边形中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求4所述的基于MIM吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于：所述MIM吸收器中所述金属反射层及所述金属阵列层的材料为铝，所述介质层的材料为锗，其中所述金属阵列层中的金属
6.根据权利要求5所述的基于MIM吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于：所述铝圆盘阵列层的厚度范围为40nm～60nm，所述锗层的厚度范围为120nm～180nm，所述铝反射层的厚度范围为120nm～180nm。
7.根据权利要求1所述的基于MIM吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于：所述上电极及所述下电极的材料相同，所述上电极及所述下电极的材料为铬、铂、镍及钛中的一种。
8.根据权利要求1所述的基于MIM吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于：所述上电极及所述下电极与所述热电转换层均为欧姆接触。
9.根据权利要求1所述的基于MIM吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于：所述热电转换层材料的塞贝克系数范围＞50uV/K。
10.一种如权利要求1～9中任一项所述的基于MIM吸收器的长波红外光热电探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于mim吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于，所述基于mim吸收器的长波红外光热电探测器包括：
2.根据权利要求1所述的基于mim吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于：所述金属阵列层中的阵列数量≥1；当所述金属阵列层中的阵列数量为1时，所述金属模块横截面外接圆半径完全相同，用于吸收单个波长的红外线；当所述金属阵列层中的阵列数量＞1时，不同阵列的所述金属模块横截面外接圆半径不同，用于吸收不同波长的红外线。
3.根据权利要求1所述的基于mim吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于：所述mim吸收器中所述金属反射层与所述金属阵列层的材料为铝、金、银及铜中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求3所述的基于mim吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于：所述金属阵列层的金属模块横截面的形状为圆形、方形及正六边形中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求4所述的基于mim吸收器的长波红外光热电探测器，其特征在于：所述mim吸收器中所述金属反射层及所述金属阵列层的材料为铝，所述介...
【专利技术属性】
技术研发人员：武爱民，黄祎，李寒月，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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