[發(fā)明專利]一種基于光熱電轉(zhuǎn)換效應(yīng)的超高頻光子探測器

在審

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• 申請日: 2018-09-16
• 公開（公告）號: CN109119506A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋歡
• 申請（專利權(quán)）人: 宋歡
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于光熱電轉(zhuǎn)換效應(yīng)的超高頻光子探測器，其特征在于包括：包括鎖相放大器（1）、h-BN透光層（2）、InSe薄膜左Pd電極（3）、InSe薄膜（4）、P摻雜Si基底直流電源VL（5）、P摻雜Si基底Pd電極（6）、石墨屏蔽層直流電源VR（7）、石墨屏蔽層Pd電極（8）、石墨屏蔽層（9）、h-BN基底（10）、SiO₂氧化層（11）、P摻雜Si基底（12）、InSe薄膜右Pd電極（13），首先在摻雜濃度為2×10¹⁶cm^-3的厚度為200-240nm的P型雙面高拋光單晶硅基體上通過熱氧化法制備厚度為100-200nm的SiO₂氧化層，利用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)轉(zhuǎn)移法將厚度為10nm厚度的石墨屏蔽層放置于SiO₂氧化層表面，再將采用化學(xué)氣相沉積法制備厚度為30nm的h-BN薄膜通過PMMA方法轉(zhuǎn)移至SiO₂氧化層及石墨屏蔽層的表面作為h-BN基底，然后將厚度為5nm的InSe薄膜通過PMMA方法轉(zhuǎn)移至h-BN基底的上表面，將厚度為20nm的h-BN薄膜通過PMMA方法轉(zhuǎn)移至InSe薄膜上表面作為h-BN透光層，以上每次轉(zhuǎn)移步驟都需要通過丙酮溶解、還原熱處理、氧化熱處理的工序以去除轉(zhuǎn)移過程中的PMMA殘留物，采用電子束蒸發(fā)法制備厚度為100nm的Pd電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光熱電轉(zhuǎn)換效應(yīng)的超高頻光子探測器，其特征在于所述的Pd電極通過電子束蒸發(fā)法分別沉積在InSe薄膜上表面、石墨屏蔽層側(cè)面及P摻雜Si基底的側(cè)面，其中在InSe薄膜上表面，分別沉積左右對稱的兩個Pd電極，沉積厚度為100nm，通過導(dǎo)線將外部鎖相放大器（1）、InSe薄膜左Pd電極（3）、InSe薄膜右Pd電極（13）、石墨屏蔽層直流電源VR（7）、石墨屏蔽層Pd電極（8）、P摻雜Si基底直流電源VL（5）連接，可測量不同超高頻光波照射下，InSe薄膜（4）兩個電極間的電壓差，進(jìn)而獲取光波波長。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光熱電轉(zhuǎn)換效應(yīng)的超高頻光子探測器，其特征在于所述的石墨屏蔽層采用機(jī)械剝離法從高定向熱解石墨中獲取，厚度為10nm, 長度小于40nm, 寬度小于30nm的矩形薄膜，石墨屏蔽層夾在h-BN基底與SiO₂氧化層之間起到屏蔽電場的作用。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光熱電轉(zhuǎn)換效應(yīng)的超高頻光子探測器，其特征在于所述的h-BN薄膜為采用化學(xué)氣相沉積法制備，h-BN透光層具有厚度為20nm且長度為50nm、寬度為30nm的矩形薄膜結(jié)構(gòu)，h-BN基底的長度為80nm，寬度為40nm，厚度為10nm, 在制備過程中將其右邊底部留出矩形缺口用于放置石墨屏蔽層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光熱電轉(zhuǎn)換效應(yīng)的超高頻光子探測器，其特征在于所述的鎖相放大器采用30MHz高頻數(shù)字鎖相放大器，靈敏度1nV至1V，時間常數(shù)為3us至3Ks。