[發(fā)明專利]一種超表面諧振增強窄帶光電探測器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110585736.X
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113345971B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 易飛;黎錦釗;劉歡
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232;H01L31/18;G02B5/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏倩

1.一種超表面諧振增強窄帶光電探測器，其特征在于，包括：光學窗口片、介質(zhì)超表面反射鏡、介質(zhì)諧振腔腔體、光電探測薄膜、讀出電極和金屬反射鏡；

所述光學窗口片、介質(zhì)諧振腔腔體、金屬反射鏡從上至下依次分布；所述介質(zhì)超表面反射鏡、光電探測薄膜從上至下依次嵌入在介質(zhì)諧振腔腔體內(nèi)；所述讀出電極分布在光電探測薄膜兩側(cè)；

所述介質(zhì)超表面反射鏡、介質(zhì)諧振腔腔體和金屬反射鏡組成光學諧振腔；所述介質(zhì)超表面反射鏡為介質(zhì)光學天線陣列，其幾何參數(shù)滿足米氏諧振條件；

所述光學窗口片，用于透射入射電磁波，使入射電磁波進入光學諧振腔內(nèi)；

所述介質(zhì)超表面反射鏡與金屬反射鏡，共同用于將入射電磁波中諧振波長的電磁波局域在光學諧振腔內(nèi)來回反射；其中，諧振波長由介質(zhì)超表面反射鏡的橫向幾何參數(shù)確定；

光電探測薄膜，用于將入射電磁波轉(zhuǎn)換為電信號；

讀出電極，用于將光電探測薄膜產(chǎn)生的電信號轉(zhuǎn)引出到外部電路上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超表面諧振增強窄帶光電探測器，其特征在于，介質(zhì)超表面反射鏡的折射率是光學窗口片折射率的2-3倍。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種超表面諧振增強窄帶光電探測器，其特征在于，介質(zhì)超表面反射鏡為無損耗介質(zhì)材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種超表面諧振增強窄帶光電探測器，其特征在于，介質(zhì)超表面反射鏡的反射率在80％-90％之間，反射帶寬為諧振波長的0.25倍。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種超表面諧振增強窄帶光電探測器，其特征在于，介質(zhì)超表面反射鏡的反射率能使光學諧振腔滿足臨界匹配條件。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述一種超表面諧振增強窄帶光電探測器，其特征在于，介質(zhì)超表面反射鏡由介質(zhì)圓柱陣列或多邊形陣列構(gòu)成；其幾何參數(shù)包括陣列的周期、高度，橫向幾何參數(shù)包括圓柱的直徑或多邊形的邊長。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述一種超表面諧振增強窄帶光電探測器，其特征在于，光電探測薄膜的厚度為10-150nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種超表面諧振增強窄帶光電探測器，其特征在于，光電探測薄膜位于光學諧振腔中電場強度最強的位置。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述一種超表面諧振增強窄帶光電探測器，其特征在于，金屬反射鏡在探測波段上的反射率大于98％。

10.一種權(quán)利要求1-9任一項所述超表面諧振增強窄帶光電探測器的制備方法，其特征在于，包括：

S1.在光學窗口片上沉積硅、鍺、砷化鎵或硫系玻璃薄膜；

S2.通過紫外曝光、電子數(shù)曝光或納米壓印對薄膜進行圖像化，通過ICP或RIE刻蝕形成介質(zhì)光學天線陣列；

S3.使用氮氧化硅、氮化硅、氧化硅、氧化鋁、旋涂玻璃或光刻膠對介質(zhì)光學天線陣列進行掩埋；

S4.通過光刻或者熱蒸發(fā)制備讀出電極，通過噴涂、旋涂、噴墨打印或刮涂制備光電探測薄膜；

S5.低溫沉積氮氧化硅、氮化硅、氧化硅或氧化鋁，形成介質(zhì)諧振腔腔體；

S6.沉積金屬反射鏡。