[發明專利]一種半導體納米結構光電探測器件及其制備方法

有效

• 申請號: 202010158921.6
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111463298B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 佘峻聰;虞佳杰;黃一峰;鄧少芝;許寧生;陳軍
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232;H01L31/0352;H01L31/09;H01L31/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 姚招泉

1.一種半導體納米結構光電探測器件，其特征在于，為啞鈴形的一體化結構，由中間的納米溝道和兩端的能夠米氏共振的天線單元構成；所述納米溝道的長度為10～100nm，納米溝道最窄處的寬度為5～30nm；所述納米溝道為寬度均勻或兩端寬中間窄的納米結構。

2.根據權利要求1所述的半導體納米結構光電探測器件，其特征在于，所述天線單元的形狀為圓柱、棱柱、球或橢球。

3.根據權利要求1或2所述的半導體納米結構光電探測器件，其特征在于，所述天線單元的直徑、高或棱為50～500nm。

4.根據權利要求1所述的半導體納米結構光電探測器件，其特征在于，所述半導體納米結構光電探測器件的半導體材料的折射率為3～6。

5.根據權利要求4所述的半導體納米結構光電探測器件，其特征在于，所述半導體材料為硅、鍺、硼、碲化鉛、砷化鎵、鋁鎵砷、砷化銦、磷化鎵，鎵銦磷、磷化銦、碲化鎵、碲化鋁或鋁鎵碲中的一種或幾種。

6.權利要求1～5任一項所述半導體納米結構光電探測器件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.在絕緣襯底表面制備出厚度為50～500nm的半導體材料；

S2.在S1所得半導體材料表面制備掩模；

S3.利用等離子體或者腐蝕液刻蝕未被掩模保護的半導體材料直至露出絕緣襯底；保留被掩模保護的半導體材料；去除掩模后得到啞鈴形一體化結構，由中間的納米溝道和兩端的天線單元構成，即為所述半導體納米結構光電探測器。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，S2所述掩模為耐刻蝕材料，所述掩模由下述方法制備：

S11在襯底表面制備厚度為100～500nm的耐刻蝕材料，或者使用表面覆蓋有厚度為100～500nm的耐刻蝕材料的襯底；

S12旋涂光刻膠，使用光學光刻或電子束光刻在光刻膠上定義一體化結構的圖形，顯影去除未被曝光的光刻膠；

S13利用等離子體刻蝕未被光刻膠保護的耐刻蝕材料直至露出半導體材料，保留被光刻膠保護的耐刻蝕材料，即為掩模；

其中，所述耐刻蝕材料選自二氧化硅、氮化硅或鉻中的一種或幾種。

8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述半導體材料為硅、鍺或硼時，S3還包括：在800～1200℃下氧化5～30分鐘，使納米溝道最窄處寬度縮小為5～15nm。

9.權利要求1～5任一項所述半導體納米結構光電探測器件的應用，其特征在于，所述半導體納米結構光電探測器件工作時，分別在兩端的天線單元施加電壓，兩個所述天線單元間存在電壓差，通過測量光電流實現光電探測。