[發(fā)明專利]電磁波檢測器以及電磁波檢測器陣列

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980031374.0
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN112292763A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 福島昌一郎;島谷政彰;小川新平
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會社
• 主分類號: H01L31/10
• 分類號: H01L31/10;G01J1/02;H01L27/146;H01L27/30
• 代理公司: 中國貿(mào)促會專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 李今子

電磁波檢測器(100)包括：基板(5)，具有表面和背面；絕緣層(4)，設(shè)置于基板(5)的表面上，由稀土類氧化物構(gòu)成；一對電極(2)，設(shè)置于絕緣層(4)之上，隔開間隔相對配置；以及二維材料層(1)，在絕緣層(4)之上以與一對電極(2)電連接的方式設(shè)置。稀土類氧化物包含由第1稀土類元素的氧化物構(gòu)成的母材和在母材中被活化的、與第1稀土類元素不同的第2稀土類元素。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁波檢測器以及電磁波檢測器陣列，特別涉及在光檢測層中使用二維材料、在絕緣層中使用稀土類的電磁波檢測器以及電磁波檢測器陣列。

背景技術(shù)

作為在下一代的電磁波檢測器中使用的電磁波檢測層的材料，二維材料得到矚目。例如，石墨烯由于帶隙是零或者極其小，所以能夠比以往的電磁波檢測器擴(kuò)大可檢測的電磁波的波長域。例如，提出在基板上設(shè)置柵極氧化膜、在其之上沉積石墨烯的溝道層、在溝道層的兩端形成有源極以及漏極的電磁波檢測器(參照例如專利文獻(xiàn)1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特表2013-502735號公報

發(fā)明內(nèi)容

然而，在由石墨烯單體形成電磁波檢測器的電磁波檢測層的情況下，在石墨烯中電磁波的吸收率非常低到幾％，所以存在即使可檢測的電磁波的波長域擴(kuò)大，但檢測靈敏度變低這樣的問題。

因此，本發(fā)明的目的在于得到一種能夠以高靈敏度檢測電磁波的電磁波檢測器。

本發(fā)明的一個方式提供電磁波檢測器，其特征在于，包括：基板，具有表面和背面；絕緣層，設(shè)置于基板的表面上，由稀土類氧化物構(gòu)成；一對電極，設(shè)置于絕緣層之上，隔開間隔相對配置；以及二維材料層，在絕緣層之上以與一對電極電連接的方式設(shè)置，稀土類氧化物包含由第1稀土類元素的氧化物構(gòu)成的母材和在母材中被活化的、與第1稀土類元素不同的第2稀土類元素。

在本發(fā)明中，通過在絕緣層的稀土類氧化物中活化稀土類元素，通過電磁波的入射在絕緣層內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)部電場，對二維材料層施加電壓。在二維材料層內(nèi)，電子的遷移率大，針對輕微的電壓變化也產(chǎn)生大的電流變化，所以能夠靈敏度良好地檢測電磁波。

另外，通過本發(fā)明，通過變更在絕緣層的稀土類氧化物中被活化的稀土類元素，能夠調(diào)整選擇波長以及靈敏度，能夠以高靈敏度檢測電磁波。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施方式1的電磁波檢測器的頂視圖。

圖2是在II-II方向觀察圖1的電磁波檢測器的剖面圖。

圖3是示出構(gòu)成本發(fā)明的實施方式1所涉及的電磁波檢測器的絕緣層的稀土類氧化物的結(jié)晶構(gòu)造的示意圖。

圖4是示出關(guān)于鐠活化氧化釔(Y₂O₃：Pr)的電子的能量能級的示意圖。

圖5是用于具體地說明光柵效應(yīng)的圖。

圖6是示出本發(fā)明的實施方式1所涉及的電磁波檢測器的變形例的剖面圖。

圖7是示出本發(fā)明的實施方式1所涉及的電磁波檢測器的其他變形例的剖面圖。

圖8是本發(fā)明的實施方式2所涉及的電磁波檢測器的剖面圖。

圖9是本發(fā)明的實施方式3所涉及的電磁波檢測器的剖面圖。

圖10是示出構(gòu)成本發(fā)明的實施方式3所涉及的電磁波檢測器的絕緣層的稀土類氧化物的結(jié)晶構(gòu)造的示意圖。

圖11是示出關(guān)于鐿、銩活化氧化釔(Y₂O₃：Tm、Yb)的電子的能量能級的示意圖。

圖12是本發(fā)明的實施方式4所涉及的電磁波檢測器的剖面圖。