【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电探测器，尤其涉及一种大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器及其制备方法。
技术介绍
1、swir(短波红外，波段范围1～3μm)谱段光电探测技术在地质勘探、生物成像、通信、医疗诊断和健康监测等领域均有着广泛的应用。在实际应用中需要实现尽可能半空间2π立体角的全方位、多角度的目标感知和监测，并且为了应对复杂多变的环境条件，包括光照变化、目标移动和遮挡等情况，需要通过覆盖更广泛的角度范围，更准确地追踪移动目标，提高探测器的实时性、准确性和环境适应性。但是，已有的光电探测器存在的不足是：当入射光和接收面法线方向之间的夹角(入射角)变大时,会出现光吸收效率迅速降低、从而降低探测率与响应度等问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器及其制备方法，以解决入射光和接收面法线方向之间的夹角(入射角)较大时出现光吸收效率降低的问题。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器，其包括依次连接的电极层、第一光栅结构层、量子点层和衬底层；
3、所述第一光栅结构层和所述量子点层为材料相同的一体式结构，所述第一光栅结构层包括间隔排布的多个第一光栅单元，每相邻的两个所述第一光栅单元之间的间距a为1000nm以内，每个所述第一光栅单元的宽度b为800nm以内，每个所述第一光栅单元的高度d为400nm以内。
4、优选地，各个相邻的所述第一光栅单元是周期性
5、优选地，所述第一光栅结构层的材料包括pbs、pbse、pbte、inas、insb、hgte、钙钛矿中的一种；
6、和/或，所述量子点层的材料包括pbs、pbse、pbte、inas、insb、hgte、钙钛矿中的一种；
7、和/或，所述衬底层为二氧化硅基片、硅基板、硅基cmos驱动芯片以及tft驱动芯片中的一种；
8、和/或，所述电极层的材料包括金属al、ag、au和氧化铟锡中的一种。
9、优选地，所述光电探测器被配置为接收特定斜入射角度、特定偏振方向、特定波长的光；
10、所述特定斜入射角度包括在一个平面内的斜入射角度、在一个空间内的探测空间立体角；所述在一个平面内的斜入射角度包括0°～85°中的一种，所述在一个空间内的探测空间立体角包括5.74球面度以内的一种；
11、所述特定偏振方向包括te偏振方向、tm偏振方向中的一种；
12、所述特定波长包括1000nm～2000nm中的一种。
13、优选地，所述电极层同时与所述第一光栅结构层和所述量子点层联结在一起。
14、本专利技术还提供一种大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器的制备方法，其包括以下步骤：
15、s1、在衬底层的表面旋涂量子点层材料溶液，在所述衬底层表面形成量子点层；
16、s2、在所述量子点层的表面涂覆压印胶，将模板与表面涂覆有所述压印胶的所述量子点层进行纳米压印，在所述压印胶上形成第二光栅结构层，所述第二光栅结构层将所述量子点层背向所述衬底层的表面全部覆盖，所述第二光栅结构层固化后脱模；
17、s3、使用o2腐蚀所述第二光栅结构层，使所述量子点层背向所述衬底层的表面一部分暴露出来并界定出待消除区域，所述量子点层背向所述衬底层的表面的另一部分被所述第二光栅结构层覆盖；
18、s4、使用sf6腐蚀所述待消除区域、以及所述第二光栅结构层，从而在所述量子点层上形成第一光栅结构层；
19、s5、在所述量子点层的表面通过蒸镀或磁控溅射电极材料，制作出电极层，得到光电探测器。
20、优选地，所述第二光栅结构层包括间隔排布的多个第二光栅单元；
21、所述步骤s2中，相邻的所述第二光栅单元之间的间隔的深度小于每个所述第二光栅单元的高度；
22、所述步骤s3中，所述量子点层背向所述衬底层的表面的一部分通过相邻的所述第二光栅单元之间的间隔暴露出来，所述量子点层背向所述衬底层的表面的另一部分被各个所述第二光栅单元覆盖；
23、所述步骤s4中，使用sf6腐蚀各个所述第二光栅单元。
24、优选地，步骤s2中的所述模板为软模板，在所述步骤s2之前，还包括步骤s20：
25、s20、采用电子束刻蚀出带有目标光栅特征参数的硬模板；利用所述硬模板制备具有目标光栅反结构的软模板。
26、优选地，所述步骤s20中，采用电子束刻蚀出带有目标光栅特征参数的硬模板包括以下步骤：
27、s201、选取二氧化硅片或硅片作为衬底，洗净备用；
28、s202、在衬底表面旋涂一层聚甲基烯酸甲醋光刻胶，烘干；
29、s203、采用电子束刻蚀技术来进行套刻和拼场曝光，将电子束照射到光刻胶上，形成目标光栅结构的图案；
30、s204、采用感应耦合等离子体进一步刻蚀；
31、s205、去除光刻胶，清洗和吹干，制备得到带有目标光栅特征参数的硬模板；
32、制备具有目标光栅反结构的软模板包括：
33、s206、按比例取pdms base液、固化剂混合均匀，得到pdms预聚液；
34、s207、称取vdt-731、sit7900、m23534、hms-501，混合得到混合液；
35、s208、将混合液旋涂于带有目标光栅特征参数的硬模板表面，再旋涂pdms预聚液，固化、脱模，得到具有目标光栅反结构的软模板。
36、优选地，所述步骤s1中，在所述衬底层的表面重复旋涂量子点层材料溶液、配体交换及清洗的步骤，在所述衬底层表面形成所述量子点层。
37、实施本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术通过调整光栅的特征参数，引入间隔排布的多个第一光栅单元，使相邻的两个第一光栅单元之间的间距在1000nm以内，每个第一光栅单元的宽度在800nm以内，每个第一光栅单元的高度在400nm以内，实现了对特定角度(85°以内)斜入射情况下特定偏振方向(te偏振方向、tm偏振方向)swir波段特定波长光(1000nm～2000nm)的高效率吸收，满足光电探测器在特殊情况下的应用需求。
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1.一种大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器，其特征在于，包括依次连接的电极层(3)、第一光栅结构层(41)、量子点层(2)和衬底层(1)；
2.根据权利要求1所述的大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器，其特征在于，各个相邻的所述第一光栅单元(411)是周期性结构。
3.根据权利要求1所述的大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器，其特征在于，所述第一光栅结构层(41)的材料包括PbS、PbSe、PbTe、InAs、InSb、HgTe、钙钛矿中的一种；
4.根据权利要求1所述的大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器，其特征在于，所述大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器被配置为接收特定斜入射角度、特定偏振方向、特定波长的光；
5.根据权利要求1所述的大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器，其特征在于，所述电极层(3)同时与所述第一光栅结构层(41)和所述量子点层(2)联结在一起。
6.一种大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的大角度入射的高灵敏短波红外光电探
8.根据权利要求6所述的大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤S2中的所述模板为软模板，在所述步骤S2之前，还包括步骤S20：
9.根据权利要求8所述的大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤S20中，采用电子束刻蚀出带有目标光栅特征参数的硬模板包括以下步骤：
10.根据权利要求6所述的大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，在所述衬底层(1)的表面重复旋涂量子点层材料溶液、配体交换及清洗的步骤，在所述衬底层(1)表面形成所述量子点层(2)。
...【技术特征摘要】
1.一种大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器，其特征在于，包括依次连接的电极层(3)、第一光栅结构层(41)、量子点层(2)和衬底层(1)；
2.根据权利要求1所述的大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器，其特征在于，各个相邻的所述第一光栅单元(411)是周期性结构。
3.根据权利要求1所述的大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器，其特征在于，所述第一光栅结构层(41)的材料包括pbs、pbse、pbte、inas、insb、hgte、钙钛矿中的一种；
4.根据权利要求1所述的大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器，其特征在于，所述大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器被配置为接收特定斜入射角度、特定偏振方向、特定波长的光；
5.根据权利要求1所述的大角度入射的高灵敏短波红外光电探测器，其特征在于，所述电极层(3)同时与所述第一光栅结构层(41)和所述量子点层(2)联结在一起。
【专利技术属性】
技术研发人员：吴丹，谭婧，李睿光，马雷，诸葛明华，李波波，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：
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