[發(fā)明專利]一種調(diào)節(jié)GaSb納米線探測器響應(yīng)波長的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811411972.4
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN109585574B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏志鵬;王登魁;方鉉;房丹;王新偉;滿旭;鮑妮;范杰;馬曉輝
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號: H01L31/02
• 分類號: H01L31/02;H01L31/09;H01L31/18;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)GaSb納米線探測器響應(yīng)波長的方法，該方法通過在單根GaSb納米線兩側(cè)用電子束光刻技術(shù)制備ITO結(jié)構(gòu)圖形，對ITO材料兩端施加電場并對電場進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對ITO材料表面等離子體共振頻率的調(diào)節(jié)，通過對ITO材料表面等離子體共振頻率的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)改變GaSb納米線探測器的特征響應(yīng)波長，從而實(shí)現(xiàn)對GaSb納米線探測器響應(yīng)波長的連續(xù)調(diào)節(jié)。本發(fā)明所提出的方法采用GaSb基納米線作為探測器的主體，采用ITO圖形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生表面等離子體，在ITO圖形結(jié)構(gòu)上下兩端施加電場，通過調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度對ITO材料的介電常數(shù)進(jìn)行改變，進(jìn)而調(diào)節(jié)ITO材料的共振頻率，實(shí)現(xiàn)對GaSb基納米線探測器器件特征響應(yīng)波長的調(diào)節(jié)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米光電子領(lǐng)域，涉及GaSb納米線探測器，具體是一種調(diào)節(jié)GaSb納米線探測器響應(yīng)波長的方法。

背景技術(shù)

紅外探測器在軍用及民用領(lǐng)域中都具有重要的地位，其中GaSb基1.55μm波段的紅外探測器是激光通訊的重要組成部分。激光通訊過程中的信息安全關(guān)系著對抗雙方的生死存亡，先進(jìn)的加密傳輸手段可以有效的保證信息的安全，避免被敵方獲取和解密。波長連續(xù)可調(diào)的探測器在此方面具有明顯的優(yōu)勢，采用波長連續(xù)可調(diào)的探測器和激光器作為接收端和發(fā)射端，以二者波長同步時傳輸信息的方式通訊，使敵方無法預(yù)測傳輸?shù)牟ǘ尾@取連續(xù)有效的信息，從而保證通訊過程中的信息安全。

目前，調(diào)節(jié)探測器響應(yīng)波長常用的手段為改變材料的禁帶寬度，但是通過該方法獲得的探測器波長是固定的，無法實(shí)現(xiàn)波長的原位動態(tài)連續(xù)調(diào)節(jié)。表面等離子體是改變半導(dǎo)體材料和器件探測及發(fā)光性能的重要手段，金屬表面等離子體增強(qiáng)可以提高探測器的響應(yīng)度2-3個數(shù)量級，采用表面等離子體修飾可以改變材料發(fā)光波長；而在表面等離子體改變材料探測波長方面卻研究甚少。

金屬表面等離子體增強(qiáng)探測器性能已經(jīng)得到了廣泛的研究，當(dāng)表面等離子體的共振頻率與探測器的響應(yīng)波長匹配時，可以實(shí)現(xiàn)探測器性能的增強(qiáng)。如果表面等離子體頻率在寬譜探測器的響應(yīng)波長范圍內(nèi)，則可以實(shí)現(xiàn)對應(yīng)波長的響應(yīng)度提升，從而實(shí)現(xiàn)該波長的特征響應(yīng)；當(dāng)表面等離子體共振頻率改變時，則探測器的特征響應(yīng)波長也將發(fā)生相應(yīng)的改變。因此，表面等離子體共振頻率，進(jìn)而對探測器的特征響應(yīng)波長實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，解決常規(guī)手段不能實(shí)現(xiàn)探測器響應(yīng)波長動態(tài)調(diào)節(jié)的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種調(diào)節(jié)GaSb納米線探測器響應(yīng)波長的方法，該方法通過調(diào)節(jié)GaSb納米線探測器器件結(jié)構(gòu)中的表面等離子體共振頻率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)GaSb納米線探測器特征響應(yīng)波長的調(diào)節(jié)。本發(fā)明所提出的這種方法以實(shí)現(xiàn)GaSb納米線探測器響應(yīng)波長的調(diào)節(jié)為目標(biāo)，采用分子束外延技術(shù)生長GaSb納米線，然后將外延生長的GaSb納米線轉(zhuǎn)移到SiO₂襯底上，之后采用磁控濺射和電子束光刻技術(shù)在GaSb納米線兩側(cè)形成ITO圖形結(jié)構(gòu)，構(gòu)造表面等離子體增強(qiáng)的GaSb納米線探測器，在ITO兩端施加電場，通過對ITO兩端電場的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)表面等離子體共振頻率的調(diào)節(jié)，進(jìn)而改變GaSb基探測器的特征響應(yīng)波長，從而實(shí)現(xiàn)對GaSb納米線探測器響應(yīng)波長的連續(xù)調(diào)節(jié)。本發(fā)明所提出的方法采用GaSb基納米線作為探測器的主體，采用ITO圖形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生表面等離子體，在ITO圖形結(jié)構(gòu)上下兩端施加電場，通過調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度對ITO材料的介電常數(shù)進(jìn)行改變，進(jìn)而調(diào)節(jié)ITO材料的共振頻率，實(shí)現(xiàn)對GaSb基納米線探測器器件特征響應(yīng)波長的調(diào)節(jié)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案如下：

一種調(diào)節(jié)GaSb納米線探測器響應(yīng)波長的方法，這種方法通過調(diào)節(jié)在ITO材料上施加的電場實(shí)現(xiàn)對ITO材料表面等離子體共振頻率的調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對GaSb基納米線探測器響應(yīng)波長的動態(tài)調(diào)節(jié)。

上述一種調(diào)節(jié)GaSb納米線探測器響應(yīng)波長的方法，具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

步驟一：采用分子束外延(MBE)在Si襯底上用Ga金屬液滴自催化生長GaSb納米線；

步驟二：將GaSb納米線從Si襯底上剝離，并將單根GaSb納米線轉(zhuǎn)移到Si襯底表面；