[發明專利]一種用于提高光電探測器光譜響應度的多層結構

在審

• 申請號: 201910274292.0
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN109994611A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 孟彥龍;檀珺;徐愷
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種用于提高光電探測器光譜響應度的多層結構。該結構由襯底上依次沉積的底層金屬層1、由1~N個子層構成的源層2、金屬層3和頂部介質層4組成。底層金屬層1與金屬層3以及中間源層2構成一種光電探測器結構，頂部介質層4作為光學優化層與光電探測器相耦合，能夠實現不同波段光波長的完美吸收，從而提高光電探測器對該波段光譜的光譜響應度。通過合理設計各層的厚度配比，并調節源層2的厚度可實現對不同波長光的完美吸收，減少反射系數，提高全波段的光譜響應度。該結構簡單，容易制備，有助于提高現有光電探測器的光譜響應度。

技術領域

該發明屬于可實現完美吸收的納米結構領域，特別是一種有助于提高光電探測器光譜響應度的納米結構。

背景技術

光譜響應度是光電探測器的基本性能之一，其表征的是光敏元件的靈敏度，代表了光電探測器對不同波長入射輻射的響應。響應度表征了探測器入射光信號轉換為電信號的能力。實際的光電探測器中，一般用響應度R來表征單位入射光功率所產生的光電流，通常定義為單位入射光功率作用到探測器后，在外電路中產生的光電壓V 或者光電流Iph與入射光功率P之比， Rv和RI分別稱為光電探測器的電壓響應度和電流響應度，可表示為：

RI = Iph/?? =????/???

其中，??為量子效率，h為普朗克常數，v 為光子頻率。當波長單位為微米時，??? = 1.24/??(eV)。因此，響應度和量子效率關系為：

RI= ???? /1.24

量子效率和響應度的大小，基本上由器件表面的反射率、吸收系數和載流子的擴散長度決定。半導體材料的吸收系數隨著入射光波長變化而變化，與材料的禁帶寬度與溫度有關，因而量子效率和響應度的數值會隨著波長和溫度的變化而變化。通過器件結構的優化減少反射帶來的光學損耗，增大吸收率，從而減少反射系數，采用合理器件結構使光盡可能大地在耗盡區內被吸收，都可以提高器件的量子效率和響應度。

發明內容

本發明提出了一種用于提高光電探測器光譜響應度的多層結構。通過在金-鈣鈦礦-金-氧化鋅的四層平板納米結構中保持底層金層和超薄金層厚度不變，通過改變氧化鋅層和鈣鈦礦層的厚度，實現對光的完美吸收。這種結構的制備有助于提高光電探測器光譜響應度。

本發明采用的技術方案是：

一種用于提高光電探測器光譜響應度的多層結構，其特征在于，基底上依次沉積的有底層金屬層1、由1~N個子層構成的源層2、金屬層3以及頂部介質層4。

根據權利要求1所述的一種用于提高光電探測器光譜響應度的多層結構，其特征在于，所述的底層金屬層1為Au，Ag，Al，Cu，Ni中的一種。

所述的所述的源層2由1~N個子層構成，N為1~5之間的整數。

所述的金屬層3為Au，Ag，Al中的一種。

所述的頂部介質層4為ZnO，Si3N4 ，Al2O3，SiO2，ZnS中的一種。

所述的底層金屬層1厚度不小于100 nm。

所述的源層2厚度為10nm~200nm之間。

所述的金屬層3厚度1 nm ~ 50 nm之間。

所述的頂部介質層4厚度為1nm~200nm之間。

本發明的有益效果是：結構簡單，通過合理設計各層的厚度配比，并調節源層2的厚度可實現在可見光波段內的不同波長光的完美吸收，減少反射系數，這種結構的制備有助于提高光電探測器光譜響應度。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。