一种片上纳米天线增强二维材料中红外光电探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种片上纳米天线增强二维材料中红外光电探测器，该探测器主要由衬底层、绝缘隔离层、金属层以及二维材料层组成。金属层包括金属电极以及纳米天线。纳米天线将自由空间光耦合到纳米级亚波长天线间隙中，天线间隙内的超高电场强度增强二维材料与光的相互作用；同时纳米天线可以作为电极高效地收集和输运光生载流子，可以有效提升器件的性能。本发明专利技术中设计的纳米天线对不同角度偏振光产生不同的谐振增强，可以有效提高器件的偏振比，提升器件的偏振探测能力。此外可以调整金属纳米天线结构的尺寸、形状等参数实现对不同波段的光探测。该发明专利技术可以实现高响应度、响应快速、偏振敏感的中红外光电探测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中红外光电探测器，尤其是涉及一种片上纳米天线增强二维材料中红外光电探测器。

技术介绍

1、光电探测器是一种将入射光信号转换成为电信号的器件，在光通信、医疗、地质、成像、遥感和气体识别领域发挥着巨大的作用。而中红外(2-20μm)是光电探测技术中的一个重要波段，在热成像研究、导弹制导和对抗、生物和化学分子检测等领域具有广泛的应用。例如，常见的室温气体如甲烷、二氧化碳在3.5-8.0μm具有重要的吸收特征。截至目前，研究人员针对中红外波段探测器器件的研究取得了较大进展，传统的以hgcdte、iii-v族化合物等窄带隙材料为基础的中红外光电探测器已经表现出优异的性能。然而这些成熟的光电探测器技术存在一些缺陷，比如制作成本昂贵、晶格失配使得不易片上集成、噪声大使得需要制冷工作等问题。并且，hgcdte含有具有毒性的汞元素也会引起严重的安全问题。

2、二维材料是一种层状材料，其不同层的原子通过范德华力结合。其独特的层状晶体结构使其拥有许多优良的性能，多种多样具有不同带隙的二维材料可以实现从可见光到太赫兹波的超宽波段的光探测。与传统的ⅲ-本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种片上纳米天线增强二维材料中红外光电探测器，其特征在于，包括：衬底层(10)、绝缘隔离层(20)、金属层以及二维材料层(30)；所述衬底层(10)设于底层，所述衬底层(10)、绝缘隔离层(20)、二维材料层(30)、金属层依次叠加设置，或所述衬底层(10)、绝缘隔离层(20)、金属层、二维材料层(30)依次叠加设置；

2.根据权利要求1所述的一种片上纳米天线增强二维材料中红外光电探测器，其特征在于，所述衬底层(10)的材料包括Si、Ge、In/Ga合金。

3.根据权利要求1所述的一种片上纳米天线增强二维材料中红外光电探测器，其特征在于，所述衬底层(10)能够...

【技术特征摘要】

1.一种片上纳米天线增强二维材料中红外光电探测器，其特征在于，包括：衬底层(10)、绝缘隔离层(20)、金属层以及二维材料层(30)；所述衬底层(10)设于底层，所述衬底层(10)、绝缘隔离层(20)、二维材料层(30)、金属层依次叠加设置，或所述衬底层(10)、绝缘隔离层(20)、金属层、二维材料层(30)依次叠加设置；

2.根据权利要求1所述的一种片上纳米天线增强二维材料中红外光电探测器，其特征在于，所述衬底层(10)的材料包括si、ge、in/ga合金。

3.根据权利要求1所述的一种片上纳米天线增强二维材料中红外光电探测器，其特征在于，所述衬底层(10)能够作为背栅电极，通过施加电压对器件性能调控。

4.根据权利要求1所述的一种片上纳米天线增强二维材料中红外光电探测器，其特征在于，所述绝缘隔离层(20)的材料包括sio2、al2o3、hfo2。

5.根据权利要求1所述的一种片上纳米天线增强二维材料中红外光电探...

【专利技术属性】
技术研发人员：马逸明，朱洪智，韩潇潇，黄茜，王楠，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：