[發明專利]一種基于光路調控實現光譜可調的光電探測器

有效

• 申請號: 202110575302.1
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113328039B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 黃江;范青山;竇子凡;王美玲
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48;G01V8/10
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 朱丹

本發明公開了一種基于光路調控實現光譜可調的光電探測器，屬于光電探測領域。所述光電探測器包括三個模塊，分別為光路調控裝置，鈣鈦礦光電探測器和TFT背板；其中光路調控裝置由反射單元和外部控制單元組成，外部控制單元通過磁場或電場的變化控制反射單元自由轉動、使反射單元將光源光線以不同的角度折射到鈣鈦礦光電探測器上，作為入射光線。通過在鈣鈦礦敏感層中摻雜Rhodamine B，確保了將活性層薄膜的厚度控制在1μm以內，降低了工藝難度，同時也實現了光響應變化的靈敏度。將光學反射鏡與鈣鈦礦光電探測器結合的結構新穎獨特，通過簡單的光路處理就可以實現探測光譜的連續可調。

技術領域

本發明屬于光電探測領域，涉及一種基于光路調控實現光譜可調的光電探測器。

背景技術

光電探測器是一種利用光電效應將光信號轉換成容易測量的電信號以便進行后續處理的器件。它在消費級電子產品、科研、軍事及安全等方面都有著十分廣泛的應用，尤其是近年來隨著可穿戴電子設備、物聯網、機器視覺和生物傳感等眾多新興領域的發展，人們對新型光電探測器的需求越來越多。目前光電探測器主要分成四個大類，即有機光電探測器，無機光電探測器，量子點光電探測器和鈣鈦礦光電探測器，然而無論是以上哪一種探測器都需要改變器件的活性層材料、膜厚、摻雜比例等其中一個或多個內部因素的條件下才能實現探測光譜的可調性。如何在只改變外部條件的前提下，實現光電探測器的光譜連續可調成為了該研究領域的難點和重點。

2019年，劍橋大學的Zongyin Yang和Tom Albrow-Owen等人報道了一種基于單組分納米線的超緊湊型微光譜儀，他們根據沿著納米線的長度測量的不同的光電流和光譜響應來計算和重建入射光場分布，從而得到一系列連續的單色入射光，該成果發表在Nanophotonics上。但該方法涉及到復雜的單組分納米線制備工藝和繁瑣的光譜處理過程，有待進一步優化。

發明內容

本發明的目的在于：提供了一種基于光路調控實現光譜可調的光電探測器，利用一種簡單有效的方式，即通過控制入射光線的角度改變光在器件中的光程，以間接改變活性層的厚度，進而實現響應光譜的連續可調。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于光路調控實現光譜可調的光電探測器，所述光電探測器包括三個模塊，分別為光路調控裝置，鈣鈦礦光電探測器和TFT背板；其中光路調控裝置由反射單元和外部控制單元組成，外部控制單元通過磁場或電場的變化控制反射單元自由轉動、使反射單元將光源光線以不同的角度折射到鈣鈦礦光電探測器上，作為入射光線。

光路調控裝置使用時，可以盡量貼近鈣鈦礦光電探測器放置，不要離鈣鈦礦光電探測器表面太遠，這樣反射單元轉動一個小角度，就會有大的光程的變化，從而增加鈣鈦礦光電探測器對轉動角度的靈敏度。另一方面，光路調控裝置越靠近鈣鈦礦光電探測器放置越有利于器件的集成。

進一步地，所述外部控制單元通過電場的變化控制反射單元自由轉動時，外部控制單元采用驅動電路、反射單元采用DMD芯片，所述DMD芯片包括0.33英寸、0.47英寸。

0.33英寸DMD芯片：約92萬個微反射鏡片，鏡片轉動最大角度為±12°、0.47英寸DMD芯片:約207萬個微反射鏡片，鏡片轉動最大角度為±17°。

進一步地，所述外部控制單元通過磁場的變化控制反射單元自由轉動時，外部控制單元為磁場發生裝置、包括通電螺線管，反射單元采用磁化的反射鏡片；

反射鏡片的磁化方式包括以下幾種方式：

方式一：通過在鏡片的背面涂敷一層軟磁材料的磁粉；軟磁材料可以是合金材料，如硅鋼合金(Fe-Si)、坡莫合金(Fe-Ni)、仙臺斯特合金(Fe-Si-Al)等；可以是軟磁鐵氧體，如Mn-Zn系、Ni-Zn系、Mg-Zn系等；或者是非晶與納米微晶金屬軟磁材料

方式二：通過在鏡片的背面固定一層軟磁材料的金屬薄片。