一种非制冷高性能红外探测器制造技术

本技术公开一种非制冷高性能红外探测器。由窄带隙半导体pn结红外传感单元和场致发射真空间隙构成，在pn结的左端设置左端金属电极，在pn结的右端设置一个厚度很薄的真空间隙，在真空间隙的右端设置右端金属电极；在pn结的右端面设置纳米结构；在左端电极和右端电极之间设置偏置电源，并读取红外探测电流。本技术由于引入了绝缘性很高的真空间隙，所以可以极大地抑制窄带隙半导体中环境温度引起的暗电流和噪声电流，可以在非制冷工作条件下获得高信噪比、高比探测度的红外探测。另外，本技术提出在pn结右端面设置金属或者半导体纳米结构，增强了真空间隙的场发射效应，它还提高了红外探测的响应度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及低噪声、高灵敏度红外探测技术，属于光电探测，尤其涉及一种非制冷红外探测器。

技术介绍

1、红外探测器的功能是将入射的红外信号转换为电信号，它的工作机制和物理过程与可见光探测非常相近。但是由于红外线波长较长，光子能量低，所以与可见光探测相比较，红外探测器有其特殊性。由于红外光子能量低，所以需要选用带隙很窄(≤1.4ev)的半导体作为红外探测活性材料，这样才能满足入射光子能量大于带隙的要求。但是当活性半导体的能量带隙很小时，由于环境温度引起的能量波动会使一些电子从价带跨过窄带隙跃迁到导带，从而形成噪声电流。因此即使采用pn结构，红外探测器的信噪比和比探测度都不够高。为了提高红外探测器的信噪比和比探测度，提出采用图1(a)斯特林制冷机1、制冷机安装法兰2、真空杜瓦3、制冷机安装法兰4和光学输入窗5使红外探测芯片工作在低温环境(几十k温度)以降低探测噪声。

2、虽然通过将工作环境制冷可以有效地降低红外探测噪声电流，提高探测灵敏度，但是从图1(a)和图1(b)所示的制冷探测器结构可以看出该探测系统非常复杂，除了制冷机1和真空杜瓦3外，还需要光学本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种非制冷高性能红外探测器，其特征在于，包括由窄带隙半导体pn结构成的红外传感单元和场致发射真空间隙，红外传感单元和场致发射真空间隙串联连接，红外传感单元吸收红外入射光子并产生光生载流子；场致发射真空间隙阻挡窄带隙半导体由于环境温度产生的热噪声电流，将光生载流子转换为真空场发射电流，并形成探测信号；

2.根据权利要求1所述的非制冷高性能红外探测器，其特征在于，场发射真空间隙在室温下处于截止状态，窄带隙半导体的热噪声载流子被该间隙所阻挡，不能到达右端电极形成电流；当入射红外光子照射到窄带隙半导体pn结传感单元，由于光生载流子作用，场发射真空间隙处于电子隧穿通过状态，通过真空...

【技术特征摘要】

1.一种非制冷高性能红外探测器，其特征在于，包括由窄带隙半导体pn结构成的红外传感单元和场致发射真空间隙，红外传感单元和场致发射真空间隙串联连接，红外传感单元吸收红外入射光子并产生光生载流子；场致发射真空间隙阻挡窄带隙半导体由于环境温度产生的热噪声电流，将光生载流子转换为真空场发射电流，并形成探测信号；

2.根据权利要求1所述的非制冷高性能红外探测器，其特征在于，场发射真空间隙在室温下处于截止状态，窄带隙半导体的热噪声载流子被该间隙所阻挡，不能到达右端电极形成电流；当入射红外光子照射到窄带隙半导体pn结传感单元，由于光生载流子作用，场发射真空间隙处于电子隧穿通过状态，通过真空场发射电流形成红外探测信号。

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