【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于红外光电探测器，更具体地，涉及一种基于超表面集成的硒化铅探测器及制备方法。
技术介绍
1、红外探测作为红外
的一个重要分支，已经渗透到我们生活的多个方面，在扫描、监测、定位、预警等领域有极其广泛的应用。多数红外探测器要在低温制冷条件下，才能实现高的红外探测率，而硒化铅薄膜探测器作为一种能在室温条件下保持较好性能的红外探测器得到的逐步的应用。
2、硒化铅薄膜的制备工艺主要有化学浴沉积法、电化学沉积法、分子束外延法、真空气相外延法、原子层沉积法和溅射沉积法等，目前制备工艺已较为成熟，但是由于硒化铅薄膜的厚度为纳米或者微米量级，使得制备出的硒化铅薄膜探测器对入射光场的吸收率较低，从而响应度也较低，而且在硒化铅探测器的截止波长以内都存在一定的响应度，即难以实现对截止波长内的不同特定波段进行探测。
3、目前实现硒化铅探测器光谱选择的方法主要是通过在探测器的前方加上分立的光学元件如滤光片来实现的，这种方法直接有效，但是分立的光学元件的引入不可避免的会引起探测器整体体积的增加，可能会使探测系统整体更加复杂，而且同时由于滤光片的透射率难以达到100％，使得到达探测器表面的光场能量进一步减少，从而使探测器的响应率有所下降。
技术实现思路
1、针对相关技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于超表面集成的硒化铅探测器及制备方法，旨在解决现有技术中在硒化铅探测器的前方需要设置滤光片，增加了系统的体积，且滤光片降低了进入探测器的光场能量，从而降低了探测器的响应
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种基于超表面集成的硒化铅探测器，包括：从下至上设置的硅片衬底、金属背板、第一介质层、硒化铅层、第二介质层和金属天线，以及设置在所述硒化铅层上的金属电极；
3、所述第一介质层用于在所述金属背板和硒化铅层中间起绝缘作用，所述第二介质层用于在所述硒化铅层和金属电极中间起绝缘作用，以避免所述硒化铅层短路；
4、所述金属天线为超表面微纳结构，用于选择性增强所述硒化铅层对响应带宽内预设波段的吸收率，抑制其他波段的吸收率；所述硒化铅层吸收预设波段的光场转化为电信号；
5、所述金属电极设置和第二介质层均设置在所述硒化铅层上，所述金属电极包括两个长条形金属电极，分别设置在所述第二介质层的左右两侧；所述金属电极用于将所述硒化铅层产生的电信号输出，以探测预设波段的光信号。
6、可选的，所述金属天线为n个相同的天线单元构成的阵列，n大于等于2；所述天线单元包括四个圆盘金天线结构。
7、可选的，所述圆盘金天线结构的厚度为40nm～600nm。
8、可选的，所述天线单元的半径范围为0-3μm，所述天线单元的阵列周期范围为3-8μm。
9、可选的，所述第一介质层和/或第二介质层包括二氧化硅介质层或者氮化硅介质层。
10、可选的，所述二氧化硅介质层或者氮化硅介质层的厚度为40nm～500nm。
11、可选的，所述硒化铅层的厚度为100nm～1000nm。
12、第二方面，本专利技术还提供了一种基于超表面集成的硒化铅探测器的制备方法，用于制备如第一方面中所述的硒化铅探测器，包括：
13、s1：选取单抛硅片衬底，使用电子束蒸发工艺或者磁控溅射工艺在硅片上表面生长一层金，获取第一半成品；
14、s2：在所述第一半成品的上表面使用磁控溅射工艺或者化学气相沉积工艺生长一层二氧化硅或者氮化硅，获得第二半成品；
15、s3：在所述第二半成品的上表面使用磁控溅射工艺生长一层硒化铅层，获得第三半成品；
16、s4：在所述第三半成品的上表面利用物理掩膜通过电子束蒸发工艺或者磁控溅射工艺生长左右金电极，获得第四半成品；
17、s5：在所述第四半成品的上表面利用物理掩膜通过磁控溅射工艺或者化学气相沉积工艺生长一层二氧化硅或者氮化硅，获得第五半成品；
18、s6：在所述第五半成品的上表面旋涂光刻胶，获得第六半成品；
19、s7：通过电子束曝光工艺，利用设计好的圆盘天线版图对所述第六半成品的光刻胶面进行曝光，形成带有圆盘图案结构的光刻胶层，从而将图形转移到所述第六半成品的光刻胶上；
20、s8：对曝光后的第六半成品执行显影处理，留下具有的圆盘结构的光刻胶层，获得第七半成品；
21、s9：通过电子束蒸发或者磁控溅射工艺在所述第七半成品上生长一层设定厚度的金，获得圆盘金天线结构；
22、s10：利用丙酮对生长圆盘金天线结构之后的样品进行剥离处理，以消除多余光刻胶，获得第八半成品；
23、s11：对所述第八半成品进行封装获得基于超表面集成的硒化铅探测器。
24、可选的，在s9中，还包括：
25、调整所述圆盘金天线结构的半径，以使生成的硒化铅探测器增强对不同波段波长的吸收效率。
26、通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
27、1、本专利技术实施例提供的一种基于超表面集成的硒化铅探测器，基于超表面技术在硒化铅层上生成金属天线，超表面在功能上相当于滤光片，对探测器吸收率低且无法实现对截止波长以内的不同特定波段进行探测的缺陷进行改进，在硒化铅探测波段内提升硒化铅探测器对特定波段的吸收率，同时抑制其他波段的吸收率，在实现滤波的同时提升了对特定波长或波段的探测，使得具有更高的响应度。直接将微米量级的结构集成在探测器的表面，几乎没有引入体积增加的同时，还通过结构的等离激元效应进一步加强了对到达探测器表面的入射光场的吸收。
28、2、本专利技术实施例提供的一种基于超表面集成的硒化铅探测器，金属天线包括多个天线单元阵列，天线单元包括四个圆盘金天线结构，通过改变超表面的相关参数，示例性的，改变每一个圆盘金天线结构的厚度或者半径，能够实现对不同波段的检测，在功能上达到了与传统的硒化铅探测器组合上滤光片相同的效果的同时，还具有更高的响应度，使器件成本减低，集成度变高。
29、3、本专利技术实施例提供的一种基于超表面集成的硒化铅探测器的制备方法，制备的探测器使用电磁超表面圆盘光学天线阵列和硒化铅材料作为主要结构，制备工艺简单、成本低。同时，电磁超表面圆盘光学天线阵列具有滤波特性，并且波长可调，便于集成化应用。
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1.一种基于超表面集成的硒化铅探测器，其特征在于，包括：从下至上设置的硅片衬底、金属背板、第一介质层、硒化铅层、第二介质层和金属天线，以及设置在所述硒化铅层上的金属电极；
2.如权利要求1所述的硒化铅探测器，其特征在于，所述金属天线为N个相同的天线单元构成的阵列，N大于等于2；所述天线单元包括四个圆盘金天线结构。
3.如权利要求2所述的硒化铅探测器，其特征在于，所述圆盘金天线结构的厚度为40nm～600nm。
4.如权利要求2所述的硒化铅探测器，其特征在于，所述天线单元的半径范围为0-3μm，所述天线单元的阵列周期范围为3-8μm。
5.如权利要求1所述的硒化铅探测器，其特征在于，所述第一介质层和/或第二介质层包括二氧化硅介质层或者氮化硅介质层。
6.如权利要求5所述的硒化铅探测器，其特征在于，所述二氧化硅介质层或者氮化硅介质层的厚度为40nm～500nm。
7.如权利要求1所述的硒化铅探测器，其特征在于，所述硒化铅层的厚度为100nm～1000nm。
8.一种基于超表面集成的硒化铅探测器的制备方
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在S9中，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于超表面集成的硒化铅探测器，其特征在于，包括：从下至上设置的硅片衬底、金属背板、第一介质层、硒化铅层、第二介质层和金属天线，以及设置在所述硒化铅层上的金属电极；
2.如权利要求1所述的硒化铅探测器，其特征在于，所述金属天线为n个相同的天线单元构成的阵列，n大于等于2；所述天线单元包括四个圆盘金天线结构。
3.如权利要求2所述的硒化铅探测器，其特征在于，所述圆盘金天线结构的厚度为40nm～600nm。
4.如权利要求2所述的硒化铅探测器，其特征在于，所述天线单元的半径范围为0-3μm，所述天线单元的阵列周期范围为3-...
【专利技术属性】
技术研发人员：易飞，方锐，刘欢，李华曜，王俊亚，尤政，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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