[發明專利]一種納米柱陣列的探測器及制備方法

在審

• 申請號: 202211098129.1
• 申請日: 2022-09-08
• 公開（公告）號: CN116190469A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 姜天才;陶金;肖希
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院有限公司
• 主分類號: H01L31/0236
• 分類號: H01L31/0236;H01L31/18;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 余浩

本申請涉及一種納米柱陣列的探測器及制備方法，該探測器包括襯底、生長于所述襯底上的半導體納米柱，以及分布于所述半導體納米柱表面上的等離子激元納米顆粒，所有的所述半導體納米柱構成納米柱陣列。本申請是利用VLS生長機制，在襯底上直接生長出構成納米柱陣列的半導體納米柱，無需刻蝕塊體化合物半導體從而提高了半導體與襯底的兼容性。同時，本申請在半導體納米柱上布置等離子激元納米顆粒，利用等離子激元納米顆粒的等離子激元效應，以增強光的吸收，進而提升探測器的響應度、速度、探測率等性能。

技術領域

本申請涉及探測器技術領域，特別涉及一種納米柱陣列的探測器及制備方法。

背景技術

光電探測器包括紅外探測器和紫外探測器，對于紅外探測器，在此定義為能夠探測0.8-30μm波長范圍內光信號的光電探測器。紅外光電探測器被廣泛應用在醫學成像、光通信、安全監控等領域。迄今為止，具有優異性能的商用紅外光電探測器通常依賴于具有3D晶體結構的化合物半導體，例如II-VI?Hg_xCd_1-xTe和III-V?In_xGa_1-xAs或InSb，以及II型InAs/GaSb超晶格。

對于紫外探測器，太陽光是自然界最主要的紫外光源，UV?C波段有一段波長范圍的光在通過大氣層時，會被平流層中的臭氧強烈的吸收，因而在近地大氣中幾乎不存在，這段區域稱為日盲波段(240～280nm)。由于日盲波段內幾乎沒有自然光背景輻射的干擾，該波段被廣泛作為紫外探測器的響應波段，具有極低的誤報率。紫外探測技術是繼紅外和激光探測技術之后發展起來的光電探測技術，可用于森林火災、導彈預警、紫外成像、保密通信、空間探測、電氣放電檢測以及刑事偵探等方面。其技術關鍵是研制出高靈敏度、低噪聲的紫外探測器。

然而，這些成熟的光電探測器技術仍然存在一些缺點，例如，復雜的制造工藝、與體積相關的熱噪聲和有限的像素尺寸，并且上述塊體化合物半導體與硅襯底有較大的缺陷，表現為不兼容的特性，此外，器件的探測率等性能也需要進一步地優化提升。

發明內容

本申請實施例提供一種納米柱陣列的探測器及制備方法，以解決相關技術中塊體化合物半導體與硅襯底不兼容、探測率較低的問題。

第一方面，提供了一種納米柱陣列的探測器，其包括：

襯底；

生長于所述襯底上的半導體納米柱，所有的所述半導體納米柱構成納米柱陣列；

分布于所述半導體納米柱表面上的等離子激元納米顆粒。

一些實施例中，所述半導體納米柱采用氧化鎵、銻化銦或者銻化鎵；

和/或，所述半導體納米柱的高度為1μm～20μm，寬度為50nm～200nm。

一些實施例中，所述等離子激元納米顆粒采用Ag、Au、CuS、CuP、In₂O₃:Sn或者ZnO:Al；

和/或，所述等離子激元納米顆粒大小為5nm～50nm。

一些實施例中，所述襯底采用SiO₂/Si、藍寶石、云母片、聚二甲基硅氧烷PDMS或者石英玻璃；

和/或，還包括下極板，所述下極板設于所述納米柱陣列遠離所述襯底的一端上，所述襯底上還設有金屬電極。

第二方面，提供了一種納米柱陣列的探測器的制備方法，其包括：

在預設生長溫度下，在襯底上生長出半導體納米柱，以形成納米柱陣列；

在所述半導體納米柱上噴鍍等離子激元納米顆粒。

一些實施例中，在預設生長溫度下，在襯底上生長出半導體納米柱，包括如下步驟；