【技术实现步骤摘要】
本申请涉及偏振光探测器，且特别涉及一种偏振光探测器及其制备方法。
技术介绍
1、目前的偏振光探测器主要向小型化高集成度发展，因此，低维各向异性的材料被广泛关注和研究。一维(1d)纳米线或纳米带如zno、inp和sb2s3可以表现出线性二向色性效应和偏振光探测能力，但是较小的长宽比使二色比较低。并且现有的一些几何各向异性的微纳材料如石墨烯管，一维纳米线等的制造工艺相对来说比较复杂昂贵，与现有大规模生产工艺不兼容。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种偏振光探测器及其制备方法，可以提高偏振光探测器的二色比，增大了光响应度和灵敏度，且不需要单独制备纳米线或纳米带结构，制备工艺简单，有利于大规模生产。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种偏振光探测器，包括硅衬底、半导体层、第一电极和第二电极。硅衬底的表面设置有多条平行排布的条型槽绒面结构。半导体层覆盖于硅衬底的具有绒面结构的表面；半导体层中的半导体材料的禁带宽度为2.3ev及以上。第一电极和第二电极间隔设置于半导体层的背离硅衬底的表面。
3、在上述的技术方案中，使用硅片作为衬底，且硅衬底上具有多条平行排布的条形槽绒面结构，其具有各向异性的特点，与宽禁带半导体层进行配合，可以获得高性能、近红外波段的偏振敏感光探测器。
4、在本申请的部分实施例中，硅衬底的厚度为100-1000μm，相邻的两条条型槽之间的距离为0.5-10μm，条型槽的深度为0.5-10μm，半导体层的厚度为
5、在本申请的部分实施例中，条型槽为v型槽，v型槽的槽口宽度为0.5-10μm，v型槽的两个侧壁夹角为70-90°。
6、在本申请的部分实施例中，半导体层的厚度为75-125nm。
7、在本申请的部分实施例中，半导体层中的半导体材料为sno2，ga2o3，gan中的一种。该偏振光探测器具有300-1000nm的宽波谱，快响应(20毫秒量级)、高灵敏(响应度达3.69a/w，探测率超过1011琼斯，外量子效率达360％)等特点。
8、在本申请的部分实施例中，硅衬底为p型，半导体层为n型。p型v型槽绒面硅衬底，与n型宽禁带半导体层进行结合，搭建了异质结结构，促进了光激发电子空穴对的分离，同时引入了v型槽陷光结构，进一步增大了光响应度和灵敏度，实现了高性能的偏振敏感光电探测器。
9、在本申请的部分实施例中，硅衬底上的所有制绒面均为条型槽绒面结构。可以使硅衬底的各向异性更佳，以便提高光电探测的响应度。
10、第二方面，本申请实施例提供一种偏振光探测器的制备方法，包括：在硅衬底的一表面形成多条平行排布的条型槽绒面结构；在绒面结构的表面形成半导体层；在半导体层的表面形成第一电极和第二电极。
11、在上述技术方案中，通过在硅衬底的表面形成多条平行排布的条形槽绒面结构，不需要形成单独的纳米线或纳米带结构，然后在绒面结构上形成宽禁带的半导体层，制备更加简单，有利于大规模的生产。
12、在本申请的部分实施例中，硅衬底为金刚线切割形成的硅衬底；对硅衬底进行碱制绒或酸制绒，以形成多条平行排布的v型槽绒面结构。金刚线切割形成的硅衬底表面具有平行排布的条形浅槽，更加容易通过酸制绒或碱制绒的方式，在硅衬底的表面形成v型槽绒面结构，并且不需要对金刚线切割的硅衬底进行抛光，制备更加方便。
13、在本申请的部分实施例中，酸制绒的条件包括：制绒液包括浓度为5-150mmol/l的铜金属离子，浓度为1-10mol/l的氢氟酸，浓度为0.5-2mol/l的氧化剂；制绒温度为15-50℃；制绒时间为1-20min；其中，氧化剂为双氧水和硝酸中的一种或两种。使用上述酸性制绒液，可以在短时间内进行制绒，并且能够得到合适宽度和深度的v型槽绒面结构，制绒效果更好。
14、在本申请的部分实施例中，铜金属离子的盐为硝酸铜、氯化铜和硫酸铜中的一种或几种。
15、在本申请的部分实施例中，硅衬底为抛光硅衬底；使用掩膜法，在硅衬底的表面形成多条平行排布的v型槽绒面结构。使用掩膜法对抛光后的硅衬底进行处理，形成v型槽绒面结构，其制备更加精准，容易控制。
16、在本申请的部分实施例中，v型槽绒面结构的形成方法包括：在硅衬底的表面形成厚度为30-80nm的氧化硅层。在氧化硅层的表面形成光刻胶层。曝光、显影，在光刻胶层上形成多条平行排布的光刻胶图案，使部分氧化硅层暴露出来。使用酸溶液刻蚀未被光刻胶层覆盖的氧化硅层，使部分硅衬底暴露出来；然后去除光刻胶，使未被刻蚀的氧化硅层暴露出来。在未被刻蚀的氧化硅层的掩膜下，使用碱溶液刻蚀暴露出来的硅衬底，形成多条平行排布的v型槽绒面结构。去除剩余的氧化硅层。
17、通过上述的方式，可以精准控制v型槽的绒面结构的制绒效果，可以使最终得到的偏振光探测器更加灵敏，响应速度更快。
18、在本申请的部分实施例中，酸溶液刻蚀未被光刻胶层覆盖的氧化硅层，包括：置于质量体积浓度为5-15％的hf溶液中保持30-80s。
19、在本申请的部分实施例中，碱溶液刻蚀暴露出来的硅衬底，包括：置于质量体积浓度为5-15％的koh或naoh溶液中保持10-20min。
20、在本申请的部分实施例中，形成半导体层的方法为磁控溅射法。可以使半导体层与硅衬底之间的结合牢度更高。
21、在本申请的部分实施例中，使用sno2作为靶材，在ar气气氛中，压力为0.4-1.5pa、射频功率为40-50w的条件下沉积10-20min，形成sno2种子层。然后继续在压力为0.4-1.5pa、射频功率为45-55w的条件下沉积10-20min，形成第二sno2层和第三sno2层。可以先在相对较低的射频功率下形成sno2种子层，然后再相对较高的射频功率下形成第二层和第三层，既可以使半导体层的生长更加致密，又可以使其生长的速度较快。
22、在本申请的部分实施例中，在形成半导体层与形成第一电极和第二电极之间，还包括退火的步骤。先退火以后再形成电极，可以使电极与半导体层的结合牢度更高，并且可以使第一电极和第二电极较为致密，导电性更好。
23、在本申请的部分实施例中，退火在真空氛围中，温度为500-600℃的条件下处理0.5-2h。
24、在本申请的部分实施例中，第一电极和第二电极为ag电极；形成第一电极和第二电极的方法为热蒸发法。
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1.一种偏振光探测器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的偏振光探测器，其特征在于，所述硅衬底的厚度为100-1000μm，相邻的两条所述条型槽之间的距离为0.5-10μm，所述条型槽的深度为0.5-10μm，所述半导体层的厚度为75-125nm，所述第一电极和所述第二电极的厚度均为75-125nm；
3.一种权利要求1或2所述的偏振光探测器的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硅衬底为金刚线切割形成的硅衬底；对所述硅衬底进行碱制绒或酸制绒，以形成多条平行排布的V型槽绒面结构。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述酸制绒的条件包括：制绒液包括浓度为5-150mmol/L的铜金属离子，浓度为1-10mol/L的氢氟酸，浓度为0.5-2mol/L的氧化剂；制绒温度为15-50℃；制绒时间为1-20min；其中，所述氧化剂为双氧水和硝酸中的一种或两种；
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硅衬底为抛光硅衬底；使用掩膜法，在所述硅衬底的表面形成多条平
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述V型槽绒面结构的形成方法包括：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述酸溶液刻蚀未被所述光刻胶层覆盖的所述氧化硅层，包括：置于质量体积浓度为5-15％的HF溶液中保持30-80s；
9.根据权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，形成所述半导体层的方法为磁控溅射法；
10.根据权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，在形成所述半导体层与形成所述第一电极和所述第二电极之间，还包括退火的步骤；
...【技术特征摘要】
1.一种偏振光探测器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的偏振光探测器，其特征在于，所述硅衬底的厚度为100-1000μm，相邻的两条所述条型槽之间的距离为0.5-10μm，所述条型槽的深度为0.5-10μm，所述半导体层的厚度为75-125nm，所述第一电极和所述第二电极的厚度均为75-125nm；
3.一种权利要求1或2所述的偏振光探测器的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硅衬底为金刚线切割形成的硅衬底；对所述硅衬底进行碱制绒或酸制绒，以形成多条平行排布的v型槽绒面结构。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述酸制绒的条件包括：制绒液包括浓度为5-150mmol/l的铜金属离子，浓度为1-10mol/l的氢氟酸，浓度为0.5-2mol/l的氧化...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐妙，刘尧平，孙纵横，陈伟，杜小龙，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：
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