[發明專利]用于有毒氣體監測的超中波紅外探測器

在審

• 申請號: 201910235972.1
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN109950339A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 詹健龍;宋禹忻;吳一岡;陶晟
• 申請（專利權）人: 浙江焜騰紅外科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/101;G01N21/3504
• 代理公司: 嘉興啟帆專利代理事務所(普通合伙) 33253
• 代理人: 丁鵬

本發明公開了用于有毒氣體監測的超中波紅外探測器，所述探測器的吸收波長為3?6.5μm。探測器的吸收區由若干層超晶格層依次疊加構成，每層超晶格層從下往上依次包括有InAs層、GaSb層，所述InAs層為11個單原子層厚度，所述GaSb層為11個單原子層厚度。本發明的超中波紅外探測器的吸收區結構，覆蓋的吸收波長達到6.5μm，能夠有效、靈敏的檢測到二氧化氮等有毒氣體，適用于汽車尾氣、爆破等氣體污染物的監測。

技術領域

本發明屬于紅外探測器技術領域，具體涉及用于有毒氣體監測的超中波紅外探測器。

背景技術

二氧化氮、二氧化硫等有毒氣體常見于汽車尾氣、爆破等，有必要對這些有毒氣體進行監測。不同物質具有不同的吸收光譜，通過探測器探測物質的吸收峰值，可以判別所探測物的具體種類及含量。現有探測器按吸收波段分為：1-3μm波段、3-5μm波段、7-12μm波段。但是二氧化氮等有毒氣體的吸收峰值比較特殊（見圖1），其吸收峰為6.14μm和6.25μm，不在目前現有的探測器的收波段中。因此，現有的紅外探測器對二氧化氮等有毒氣體的探測不靈敏，無法滿足對有毒氣體的監測需要。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：用于有毒氣體監測的超中波紅外探測器，所述探測器的吸收波長為3-6.5μm。

所述探測器的吸收區由若干層超晶格層依次疊加構成，每層超晶格層從下往上依次包括有InAs層、GaSb層，所述InAs層為11個單原子層厚度，所述GaSb層為11個單原子層厚度。

吸收區的厚度為2-5μm。

吸收區為n-型，少數載流子為空穴。

吸收區為p-型，少數載流子為電子。

吸收區通過分子束外延技術或者金屬有機化學氣相外延技術進行生長。

本發明的有益效果是：本發明的超中波紅外探測器，覆蓋的吸收波長達到6.5μm，能夠有效、靈敏的檢測到二氧化氮等有毒氣體，適用于汽車尾氣、爆破等氣體污染物的監測。

附圖說明

圖1是二氧化氮的吸收光譜圖；

圖2是本發明的結構示意圖；

圖3是吸收區的電子基帶與重空穴基帶的波函數圖；

圖4是吸收區的能帶色散譜圖；

圖5是吸收區為n-型時探測器整體的能帶結構示意圖；

圖6是吸收區為p-型時探測器整體的能帶結構示意圖。

具體實施方式

現結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖2所示，用于有毒氣體監測的超中波紅外探測器，所述探測器的吸收波長為3-6.5μm。所述探測器的吸收區由若干層超晶格層依次疊加構成，每層超晶格層從下往上依次包括有InAs層1、GaSb層2，所述InAs層1為11個單原子層厚度，所述GaSb層2為11個單原子層厚度。吸收區的厚度為2-5μm。從圖3和圖4可以看出，該吸收區的能帶間隙到達0.19eV，對應的吸收波長達到了6.5μm，覆蓋了二氧化氮的6.14和6.25兩個吸收峰值。

吸收區可以制成n-型，此時少數載流子為空穴，此時的能帶結構如圖5所示。

吸收區也可以制成p-型，此時少數載流子為電子，此時的能帶結構如圖6所示。

吸收區通過分子束外延技術或者金屬有機化學氣相外延技術進行生長。

以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例，應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思做出諸多修改和變化，因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。