一种紫外光探测器制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种紫外光探测器，包括衬底，衬底具有空腔；压电层，压电层位于衬底的一侧，并覆盖空腔；位于压电层第一面上的顶电极、以及位于压电层第二面上的底电极，第一面和第二面相对，第二面为靠近衬底的一面，顶电极为叉指电极；实现对紫外光基于兰姆波谐振器的高灵敏度和低功耗探测。

【技术实现步骤摘要】
一种紫外光探测器
本技术实施例涉及紫外光探测
，尤其涉及一种紫外光探测器。
技术介绍
紫外探测是继红外探测和激光探测之后的一种新兴探测技术，紫外探测在环境监测、导弹发射探测、医疗保健、光通信等领域有着广泛的应用。传统的紫外探测器主要分为两类：真空紫外探测器和固体紫外探测器。真空紫外探测器主要由各种光电倍增管及其衍生的成像器件组成，光电倍增管具有优良的综合性能和成熟的制造工艺，但存在体积大、重量大等固有缺点，而且还需要高于100V的工作电压，导致功耗较高。固态紫外探测器主要基于半导体材料，由于紫外光照射会改变外部电路的电流，从而可以观测紫外光的光强度，但外部电路的引入会使紫外探测器功耗较大，且基于窄禁带半导体的紫外探测器需要高通滤光片来阻挡可见光和红外光子，高通滤光片的引入导致紫外探测器系统中有效面积的显著损失，并增加成本。
技术实现思路
本技术实施例提供一种技术名称紫外光探测器，以实现对紫外光的基于兰姆波谐振器的高灵敏度和低功耗探测。本技术实施例提供了一种紫外光探测器，该紫外光探测器包括：衬底，衬底具有空腔；压电层，压电层位于衬底的一侧，并覆盖空腔；位于压电层第一面上的顶电极、以及位于压电层第二面上的底电极，第一面和第二面相对，第二面为靠近衬底的一面，顶电极为叉指电极。可选地，压电层材料包括AlN、GaxAl1-xN、ScxAl1-xN、YxAl1-xN、GaN或ZnO。可选地，底电极为面状电极。可选地，叉指电极的叉指周期为400nm～40μm。可选地，底电极和顶电极的材质均包括Al、Au、Pt、Mo、Cu或Ag。可选地，压电层的厚度为500～2000nm。可选地，衬底包括顶层和底层，空腔自顶层的上表面至底层的上表面设置。可选地，衬底还包括中间层，中间层位于顶层与底层之间；空腔自顶层的上表面至中间层的上表面设置。可选地，底电极为叉指电极。本技术实施例通过设置衬底，衬底具有空腔；压电层，压电层位于衬底的一侧，并覆盖空腔；位于压电层第一面上的顶电极、以及位于压电层第二面上的底电极，第一面和第二面相对，第二面为靠近衬底的一面，顶电极为叉指电极；解决常规紫外光探测器的低灵敏度和高功耗问题，实现对紫外光的基于兰姆波谐振器的高灵敏度和低功耗探测。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种紫外光探测器的截面结构示意图；图2是本技术实施例提供的另一种紫外光探测器的截面结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。图1是本专利技术实施例提供的一种紫外光探测器的截面结构示意图，如图1所示，该紫外光探测器包括衬底10，衬底具有空腔13；压电层30，压电层30位于衬底10的一侧，并覆盖空腔13；位于压电层30第一面上的顶电极40、以及位于压电层30第二面上的底电极20，第一面和第二面相对，第二面为靠近衬底10的一面，顶电极40为叉指电极。具体地，如图1所示，在衬底10的一侧自下而上依次沉积底电极20、压电层30和顶电极40，衬底10对底电极20、压电层30和顶电极40起支撑作用，顶电极40为叉指电极，压电层30的材质可以为宽禁带半导体材料。自叉指顶电极40至衬底10上表面刻蚀多个通孔或狭缝，通过多个通孔或狭缝自衬底10上表面至衬底10中部刻蚀空腔13，例如如图1中刻蚀狭缝131，通过狭缝131自衬底10上表面至衬底10中部刻蚀空腔13。对叉指顶电极40和底电极20接入±0～2V的交流电压，如图1示例性地自底电极20的任意一端对其接入交流电压，叉指顶电极40和底电极20开始振动，设定叉指电极40的叉指周期，顶电极40和空腔13在压电层30中产生与叉指周期相对应波长的兰姆波，压电层30开始振动，顶电极40、压电层30以及空腔13构成一兰姆波谐振器；其中，使用底电极20可以增加兰姆波谐振器的有效机电耦合系数以进一步提高兰姆波谐振器的灵敏度，从而进一步提高紫外探测器的灵敏度，同时压电层30采用宽禁带半导体材料可直接滤除可见光及红外光子等杂扰光线，从而无需再使用滤光片对入射的紫外光线中的杂扰光线滤除，增大了紫外探测器的有效工作面积，也降低了成本。示例性地，对叉指顶电极40和底电极20接入±1V的交流电压，压电层30的初始电导率为σm，波长为λ的兰姆波以传播速率v0在电压层30中传播，兰姆波谐振器的初始谐振频率为f0；低于压电层30禁带截止波长的紫外光入射至紫外光探测器，透过叉指顶电极40入射至压电层30中，压电层30中的价带电子跃迁至导带，产生电子-空穴对，压电层30的电导率发生变化，兰姆波在压电层30中的传播速率发生变化，从而兰姆波谐振器的谐振频率发生变化，即紫外光入射至压电层30后，压电层30的电导率变为σ，压电层30中兰姆波的传播速率变为v，从而兰姆谐振器的谐振频率变为f；通过观测兰姆波谐振器的谐振频率的变化量观察入射的紫外光的光强度；其中，兰姆波在压电层30中传播速率的变化量与压电层30的电导率之间的关系为，兰姆波谐振器的谐振频率变化量为，f-f0＝(v-v0)/λ，keff2为兰姆波谐振器的有效机电耦合系数。这样，低于压电层30禁带截止波长的紫外光入射至紫外光探测器，顶电极40、压电层30、底电极20以及空腔13构成兰姆波谐振器，顶电极40的叉指结构有利于紫外光入射至压电层30，由此提高了紫外光探测器的灵敏度，且紫外探测器探测时顶电极40和底电极20仅需0～2V的交流电压，实现了紫外光探测的低功耗性能。综上所述，本技术实施例提供的紫外光探测器，通过设置具有空腔的衬底、位于衬底的一侧并覆盖空腔的压电层、位于压电层第一面上的顶电极以及位于压电层第二面上的底电极，第一面和第二面相对，第二面为靠近衬底的一面，顶电极为叉指电极；以及将压电层设置为宽禁带半导体材料直接对紫外光进行滤波，滤除可见光等杂波，实现了对紫外光的基于兰姆波谐振器的高灵敏度和低功耗探测，且工艺简单成本偏低。可选地，压电层30材料包括AlN、GaxAl1-xN、ScxAl1-xN、YxAl1-xN、GaN或ZnO。具体地，压电层30材料优选为AlN、GaxAl1-xN、ScxAl1-xN、YxAl1-xN、GaN或ZnO，以上材料均为宽禁带半导体材料，能够直接滤除入射的紫外光中的可见光或红外光子等杂扰光线，从而无需使用滤光片，增大了紫外探测器的有效工作面积，也降低了成本。如图1所示，可选地，底电极20为面状电极。具体地，底电极20可以为平板电极，设置底电极20并如图1中示例性地将其设置为平板电极，在顶电极40、压电层30以及空腔13构成一兰姆波谐振器基础上，增加兰姆谐振的有效机电耦合系数，提高了紫外探测器的灵敏度，且工艺简单易于实现。可选地，叉指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外光探测器，其特征在于，包括：/n衬底，所述衬底具有空腔；/n压电层，所述压电层位于所述衬底的一侧，并覆盖所述空腔；/n位于所述压电层第一面上的顶电极、以及位于所述压电层第二面上的底电极，所述第一面和所述第二面相对，所述第二面为靠近所述衬底的一面，所述顶电极为叉指电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种紫外光探测器，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底具有空腔；
压电层，所述压电层位于所述衬底的一侧，并覆盖所述空腔；
位于所述压电层第一面上的顶电极、以及位于所述压电层第二面上的底电极，所述第一面和所述第二面相对，所述第二面为靠近所述衬底的一面，所述顶电极为叉指电极。


2.根据权利要求1所述的紫外光探测器，其特征在于，所述底电极为面状电极。


3.根据权利要求1所述的紫外光探测器，其特征在于，所述叉指电极的叉指周期为400nm～40μm。

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【专利技术属性】
技术研发人员：于洪宇，张一，唐楚滢，汪青，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：新型
国别省市：广东;44