[發(fā)明專利]一種條型超表面結構偏振相關窄帶探測器及其制備與應用

有效

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• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107170849B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 易飛;郭頌;劉歡;談小超;楊奧;李君宇;蔣順;周侖
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;深圳華中科技大學研究院
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/09
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發(fā)明公開了一種基于膠體量子點的條型超表面結構偏振相關窄帶探測器及其制備方法，包括如下步驟：向玻璃板上生長一層硅；旋涂光刻膠；轉(zhuǎn)移條形陣列結構進行顯影處理；去膠處理；旋涂量子點；通過電子束蒸發(fā)設備蒸鍍一層金。本發(fā)明利用條形陣列結構對短波紅外特定波長的諧振作用，實現(xiàn)對特定波長光的全吸收，通過調(diào)節(jié)條形陣列結構的幾何結構參數(shù)來控制光學吸收，實現(xiàn)了特定波長可調(diào)，實現(xiàn)可見光到紅外光的吸收，且具有偏振相關性，進而膠體量子點材料制成探測器。該制備方法簡易，響應迅速，可操作性強，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于偏振相關窄帶探測器領域，具體涉及一種條型超表面結構偏振相關窄帶探測器。

背景技術

目前紅外探測技術的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在高分辨探測、多光譜探測、紅外偏振探測等方面。而為了實現(xiàn)多探測技術的集成，完成環(huán)境中紅外線高效的探測、利用和處理，需要合適的紅外吸收體材料，該材料需要有優(yōu)良的吸收性能與強的可操作性，超表面正是滿足此需求的具有潛力的方案。

超表面是人工制造的具有亞波長量級尺寸的周期單元結構，其周期長度一般小于入射波長，它與電磁波互相作用時將在金屬表面發(fā)生等離子體諧振效應，吸收峰通常出現(xiàn)在諧振頻率附近，一般可以通過調(diào)整超表面的幾何結構參數(shù)與材料性質(zhì)對吸收峰進行調(diào)控，其高度的人工可操作性與廣泛的應用前景受到各國研究人員的關注。因此，可以通過使用此種超表面結構實現(xiàn)像元層面上多功能、高性能的紅外探測器。近年許多研究人員提出了不同結構的紅外超表面吸收體進，但在短波紅外區(qū)域的窄帶吸波體進而制成探測器的研究不是很多，或者是這些結構具有吸收效率不高，吸收帶較寬，制備工藝困難等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足之處提供了一種基于膠體量子點的條型超表面結構偏振相關窄帶探測器，目的在于在對可見光到近紅外光特定波長窄帶高效的吸收作用，并具有偏振相關特性，且簡化紅外探測器的制備流程。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于膠體量子點的條型超表面結構偏振相關窄帶探測器，包括金背板、正負金電極、膠體量子點、周期性條形結構、硅以及二氧化硅；正負金電極位于金背板兩側(cè)且兩者均位于膠體量子點下表面，膠體量子點涂布于周期性條形結構表層，且涂布于硅下表面各個周期性條形結構之間間隔的部分，周期性條形結構并排位于硅下表面，二氧化硅位于硅上表面。

優(yōu)選地，所述周期性條形結構的材料為硅。

優(yōu)選地，所述的膠體量子點厚度為100-200nm。

優(yōu)選地，所述硅厚度為100-200nm。

優(yōu)選地，所述周期性條形結構厚度為50-100nm。

優(yōu)選地，所述每個單元結構的周期寬度為1100-2500nm。

優(yōu)選地，所述占空比為0.3-0.8。

按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種基于膠體量子點的條型超表面結構偏振相關窄帶探測器的制備方法，包括如下步驟：

(1)選取二氧化硅襯底，使用化學氣相沉積設備在上方生長一層硅；

(2)在步驟(1)所得的樣品表面旋涂光刻膠；

(3)將設計好的條型結構版圖通過電子束曝光設備對步驟(2)所得的樣片光刻膠面曝光，形成帶有圖案的光刻膠層；

(4)對步驟(3)所得的曝光后的樣片進行顯影處理，得到具有周期性條形結構的光刻膠層；

(5)對暴露出來的、未被光刻膠覆蓋的硅進行刻蝕，以形成周期性條形結構；

(6)利用顯影液對步驟(5)中刻蝕好的樣品進行去膠處理，得到具有周期性條形結構的硅陣列；

(7)對步驟(6)中所得的樣品表面旋涂膠體量子點；