[發明專利]一種基于撓曲電效應的自供電型光電探測器

在審

• 申請號: 202110270098.2
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113046693A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 溫崢;姜植崢
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/16;C23C14/18;C23C14/28;C23C14/35;C30B23/02;C30B29/22;C30B29/24
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 付麗麗

本發明公開了一種基于撓曲電效應的自供電型光電探測器，包括自下而上設置的基底、底電極、撓曲電功能層和頂電極，基底為雙面透光的襯底材料，首先在雙拋基底上用脈沖激光法沉積導電層，然后在導電層上采用脈沖激光法沉積功能層，最后在功能層上采用磁控濺射法沉積頂電極，基底、底電極、撓曲電功能層的晶格常數依次遞增，底電極是能夠在基底上外延生長的導電層，撓曲電功能層具有撓曲電性質且與基底之間能夠產生應變梯度。其設計原理新穎可靠，結構簡單，通過由撓曲電效應引起的體光伏效應制作的光電探測器具有自供電、極快納秒響應、工作溫度區間大、寬光譜、應用環境友好等特點。

技術領域:

本發明屬于光電探測領域，具體涉及一種基于撓曲電效應的自供電型光電探測器及其制備方法。

背景技術:

光電探測器是指由輻射引起被照射材料電導率改變的一種物理現象。光電探測器在軍事和國民經濟的各個領域有廣泛用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測量和探測、工業自動控制、光度計量等；在紅外波段主要用于導彈制導、紅外熱成像、紅外遙感等方面；在紫外光波段可被用于例如人造衛星和空間站上來測定太陽的遠紫外輻射強度等航天航空事業以及氣象監測與預測。它的門類眾多，一般按照探測器上產生的物理效應，分成光子探測器和熱探測器兩大類。其中光子探測器又包括外光電效應器件和內光電效應器件。在眾多光電子效應中，光電子發射效應、光電導效應、光生伏特效應和光電磁效應等得到廣泛應用。而熱探測器主要應用熱釋電效應、溫差電效應和測輻射熱效應等效應制作相應的熱探測器。隨著科技的發展，已經有越來越多的光電探測器出現。

光電探測器根據效應發生的部位和性質可分為外光電效應探測器和內光電效應探測器。外光電效應是指當光照射某種物質時，若入射光的光子能量足夠大，它和物質中電子相互作用，致使電子逸出物質表面。而內光電效應主要是光生伏特效應等通過入射光影響物質電學性質發生變化，產生電子轉移。本發明涉及的光電探測器屬于內光電探測器。晶體材料中普遍存在的由應變梯度所引起的電極化，我們稱之為撓曲電效應，眾所周知，晶格弛豫是產生應變梯度的一種常用手段。近年來，撓曲電效應逐漸進入了人們的視野。由此，我們提出了一種新型的自供電撓曲電光電探測器，它具有很好的應用前景。

發明內容:

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，提供一種基于撓曲電效應的自供電型光電探測器。解決傳統光電探測器的工作溫度區間較小，無法在較高溫度下正常工作，往往需要電壓驅動才能夠正常使用，可檢測光的波段較窄等問題。

為了實現上述目的，本發明涉及的一種基于撓曲電效應的自供電型光電探測器，包括自下而上設置的基底、底電極、撓曲電功能層和頂電極，基底為雙面透光的襯底材料，基底、底電極、撓曲電功能層的晶格常數依次遞增，底電極是能夠在基底上外延生長的導電層，撓曲電功能層具有撓曲電性質且與基底之間能夠產生應變梯度。

優選地，底電極與基底之間的晶格失配度在0％-1.5％，撓曲電功能層與基底之間的晶格失配度在1.5％-7％。

具體地，基底選用氧化鋅、硅片、ITO玻璃或其它單晶氧化物等。優選地，基底選用晶格常數為的雙拋LaAlO₃。

具體地，底電極由金屬氧化物、金屬或金屬氮化物制備而成，如SrRuO₃、LaNiO₃、LaSrMnO₃、CaCeMnO₃等。優選地，底電極選用晶格常數為的LaNiO₃金屬氧化物薄膜。

所述撓曲電功能層包括但不限于SrTiO₃、LaFeO₃、BiFeO₃中的一種。優選地，撓曲電功能層選用晶格常數為的LaFeO₃，厚度為10-50nm，優選厚度為30nm。