[發明專利]表面等離子體光子學電場增強型光電探測器及圖像傳感器

在審

• 申請號: 202180009429.5
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN115004386A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 金勛
• 申請（專利權）人: 金勛
• 主分類號: H01L31/08
• 分類號: H01L31/08;G02B6/122;G02B5/00;H01L27/146;H01L31/0232;H01L31/0328
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 金星

1.一種光電探測器，其特征在于：吸收表面等離子體激元(Surface plasmonpolariton,SPP)而生成光電流，該表面等離子體激元(Surface plasmon polariton,SPP)是表面等離子體(Surface plasmon,SP)與光波(Light wave)的光子(Photon)結合而生成。

2.根據權利要求1所述的光電探測器，其特征在于：通過所述被吸收的表面等離子體激元引起的隧穿來誘導光電流而生成所述光電流。

3.根據權利要求1所述的光電探測器，其特征在于：包括：

金屬層，其遮蔽入射光，與表面等離子體相互作用來產生表面等離子體激元，在所述被遮蔽的入射光的光子與電介質的接合面生成該表面等離子體；

光吸收層，其吸收所述產生的表面等離子體激元，使通過所述被吸收的表面等離子體激元和局部電場(Localized Electric Field)效應激發的電荷以絕緣膜為介質進行隧穿；以及

半導體層，其基于所述被隧穿的電子的電場(Electric field)效應，誘導光電流。

4.根據權利要求3所述的光電探測器，其特征在于：包括：所述金屬層包括至少一部分開放的納米孔，所述產生的表面等離子體激元可以通過所述納米孔被吸收到所述光吸收層。

5.根據權利要求4所述的光電探測器，其特征在于：所述納米孔形成有介電常數高于空氣的物質。

6.根據權利要求4所述的光電探測器，其特征在于：所述納米孔可以由包含Si₃N₄的物質形成。

7.根據權利要求3所述的光電探測器，其特征在于：所述金屬層可以包含鋁(Al)、金(Au)和銀(Ag)中至少一個。

8.根據權利要求3所述的光電探測器，其特征在于：所述金屬層從表面延伸至所述光吸收層，可以將所述產生的表面等離子體激元引導至所述光吸收層。

9.一種圖像傳感器，其特征在于：

包括：

金屬表面；

形成于所述金屬表面的金屬納米孔陣列；以及

與所述金屬納米孔陣列對應的位置形成的探測器陣列，

所述探測器陣列可以吸收表面等離子體激元(Surface plasmon polariton,SPP)，生成光電流，該表面等離子體激元(Surface plasmon polariton,SPP)是形成于所述金屬表面的表面等離子體(Surface plasmon,SP)與光波(Light wave)的光子(Photon)結合而生成。

10.根據權利要求9所述的圖像傳感器，其特征在于：所述探測器陣列可以通過隧穿誘導光電流而生成所述光電流，該隧穿由所述被吸收的表面等離子體激元引起。

11.根據權利要求9所述的圖像傳感器，其特征在于：

所述金屬表面遮蔽入射光，與表面等離子體相互作用來產生表面等離子體激元，在所述被遮蔽的入射光的光子與電介質的接合面生成該表面等離子體，

所述探測器陣列包括：

光吸收層，其吸收所述產生的表面等離子體激元，使通過所述被吸收的的表面等離子體激元和局部電場(Localized Electric Field)效應激發的電荷以絕緣膜為介質進行隧穿；以及

半導體層，其基于所述被隧穿的電子的電場(Electric field)效應，誘導光電流。

12.根據權利要求11所述的圖像傳感器，其特征在于：所述金屬表面從表面延伸至所述光吸收層，可以將所述產生的表面等離子體激元引導至所述光吸收層。