【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机半导体纳米材料，尤其涉及一种偏振光探测器及其制备方法。
技术介绍
1、常规的光探测器可以获得光的强度或者波长，从而忽略了光的偏振，这样会造成信息的缺失。偏振光探测在通信、军事、天文、生物医学等许多领域都有广泛的应用。在偏振光探测中，常用的手段是在感光器上增加偏振片，通过旋转偏振片实现偏振光的探测，这种系统结构复杂不易于集成。利用晶体的各向异性或者结构的各向异性是当前偏振光探测的新思路，但探测器的各向异性比往往较低。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种偏振光探测器及其制备方法，以解决现有偏振光探测器存在各向异性比低的问题。
2、根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种偏振光探测器，包括：
3、衬底；
4、铁酸铋纳米线阵列，设置于所述衬底；所述铁酸铋纳米线阵列包括多个沿着所述衬底的第一方向间隔排布的铁酸铋纳米线；
5、多个电极，设置于所述铁酸铋纳米线阵列背离所述衬底的一侧。
6、上述方案中，本专利技术的偏振光探测器包括衬底、铁酸铋纳米线阵列和多个电极，铁酸铋纳米线阵列设置于衬底，由于铁酸铋的铁电性，不同的极化电压对铁电态的调控导致电阻改变从而影响光响应电流的大小，其纳米线阵列的特殊结构与晶体的对称性破缺使得对不同角度的线偏振光有着良好的响应。本专利技术基于铁酸铋纳米线阵列作为偏振光探测的功能材料，利用铁酸铋晶体的对称性破缺、纳米线阵列的特殊结构以及铁酸铋的铁电极化调控，设计了一种具有高各向异性比的偏振光
7、为了在衬底上形成铁酸铋纳米线阵列，以得到具有高各向异性比的偏振光探测器，进一步地，所述衬底为钛酸锶衬底；优选地，所述衬底为经过退火处理后的钛酸锶衬底；和/或，所述衬底的长度为1-10mm，宽度为1-10mm，高度为0.1-1mm。
8、通过实验发现，并不是所有的衬底晶面上都可以形成铁酸铋纳米线阵列，为了能在衬底上形成铁酸铋纳米线阵列，进一步地，所述铁酸铋纳米线阵列设置于所述衬底的110晶面。需要说明的是，钛酸锶衬底的110晶面对铁酸铋110晶面的外延生长具有诱导作用，使得110晶面的铁酸铋沿钛酸锶衬底的001晶向生长，更有利于在其晶面上形成铁酸铋纳米线阵列。
9、为了得到具有更高各向异性比的偏振光探测器，进一步地，所述铁酸铋纳米线的高度为1-10nm，宽度为1-100nm；优选地，所述铁酸铋纳米线的高度为1-5nm，宽度为10-70nm；
10、和/或，所述第一方向为长度方向或宽度方向。
11、进一步地，所述电极为铬金电极，所述铬金电极包括铬层和金层，所述铬层和所述金层沿着所述铁酸铋纳米线阵列背离所述衬底的方向依次设置；优选地，所述铬层的厚度为5-10nm；所述金层的厚度为50-70nm；更优选地，所述铬层的厚度为8nm；所述金层的厚度为60nm。
12、上述方案中，电极为铬金电极，金作为一种贵重金属，具备优异的导电性能，且耐腐蚀性好，稳定性高，金属铬被用作电极材料，其性能有助于确保器件的稳定性和可靠性，通过采用还有铬和金的铬金电极，可以提高偏振光探测器的长久保持性、稳定性和耐受性等性能，从而提升偏振光探测器的整体性能。进一步通过将铬层和金层的厚度限定在合理的范围值内，使得两层之间发挥更好的协同增效作用，更有利于提升偏振光探测器的整体性能。
13、进一步地，沿着所述铁酸铋纳米线的长度方向，相邻两个所述电极之间的距离为1-10μm。
14、上述方案中，通过将相邻两个所述电极之间的距离限定在合理的范围值内，更有利于通过承受粒子撞击产生的电荷实现能量捕获和信号放大，从而提高偏振光探测器的探测性能。
15、根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提供上述的偏振光探测器的制备方法，包括如下步骤：
16、在衬底上通过脉冲激光沉积方法沉积铁酸铋纳米线阵列；
17、在所述铁酸铋纳米线阵列上蒸镀电极，得到偏振光探测器。
18、进一步地，所述衬底为经过退火处理后的钛酸锶衬底；所述退火处理是在每分钟流入50-70立方厘米氧气的环境中，于1000-1200℃下退火3-5h，以使钛酸锶衬底表面原子重构出现原子台阶；优选地，所述退火处理是在每分钟流入60立方厘米氧气的环境中，于1100℃下退火4h。
19、进一步地，所述脉冲激光沉积方法采用的生长条件为：衬底温度600-700摄氏度，氧气压强0.1-0.15毫巴，溅射距离4-8厘米，激光能量250-450毫焦每平方厘米，脉冲数量8000-15000个；优选地，衬底温度650摄氏度，氧气压强0.1毫巴，溅射距离5厘米，激光能量419毫焦每平方厘米，脉冲数量10000个。
20、进一步地，所述在所述铁酸铋纳米线阵列上蒸镀电极是先在所述铁酸铋纳米线阵列上旋涂光刻胶，再通过电子束曝光出电极的形状，然后通过热蒸发镀膜沉积金属。
21、本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：
22、本专利技术一种偏振光探测器采用铁酸铋纳米线阵列作为偏振光探测的功能材料，利用铁酸铋晶体的对称性破缺、纳米线阵列的特殊结构以及铁酸铋的铁电极化调控，可以实现偏振光的探测，且本专利技术的偏振光探测器可以通过铁电调控增加探测器的各向异性比从而增强偏振探测的灵敏度和准确性。本专利技术的偏振光探测器还具有高的开关比、长久的保持性和耐受性。
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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，所述衬底为钛酸锶衬底；优选地，所述衬底为经过退火处理后的钛酸锶衬底；和/或，所述衬底的长度为1-10mm，宽度为1-10mm，高度为0.1-1mm。
3.根据权利要求1或2所述的偏振光探测器，其特征在于，所述铁酸铋纳米线阵列设置于所述衬底的110晶面。
4.根据权利要求1-3任一项所述的偏振光探测器，其特征在于，所述铁酸铋纳米线的高度为1-10nm，宽度为1-100nm；优选地，所述铁酸铋纳米线的高度为1-5nm，宽度为10-70nm；
5.根据权利要求1-4任一项所述的偏振光探测器，其特征在于，所述电极为铬金电极，所述铬金电极包括铬层和金层，所述铬层和所述金层沿着所述铁酸铋纳米线阵列背离所述衬底的方向依次设置；优选地，所述铬层的厚度为5-10nm；所述金层的厚度为40-70nm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的偏振光探测器，其特征在于，沿着所述铁酸铋纳米线的长度方向，相邻两个所述电极之间的距离为1-10μm。
7
8.根据权利要求7所述的偏振光探测器的制备方法，其特征在于，所述衬底为经过退火处理后的钛酸锶衬底；所述退火处理是在每分钟流入50-70立方厘米氧气的环境中，于1000-1200℃下退火3-5h，以使钛酸锶衬底表面原子重构出现原子台阶；优选地，所述退火处理是在每分钟流入60立方厘米氧气的环境中，于1100℃下退火4h。
9.根据权利要求7或8所述的偏振光探测器的制备方法，其特征在于，所述脉冲激光沉积方法采用的生长条件为：衬底温度600-700摄氏度，氧气压强0.1-0.15毫巴，溅射距离4-8厘米，激光能量250-450毫焦每平方厘米，脉冲数量8000-15000个。
10.根据权利要求7-9任一项所述的偏振光探测器的制备方法，其特征在于，所述在所述铁酸铋纳米线阵列上蒸镀电极是先在所述铁酸铋纳米线阵列上旋涂光刻胶，再通过电子束曝光出电极的形状，然后通过热蒸发镀膜沉积金属。
...【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，所述衬底为钛酸锶衬底；优选地，所述衬底为经过退火处理后的钛酸锶衬底；和/或，所述衬底的长度为1-10mm，宽度为1-10mm，高度为0.1-1mm。
3.根据权利要求1或2所述的偏振光探测器，其特征在于，所述铁酸铋纳米线阵列设置于所述衬底的110晶面。
4.根据权利要求1-3任一项所述的偏振光探测器，其特征在于，所述铁酸铋纳米线的高度为1-10nm，宽度为1-100nm；优选地，所述铁酸铋纳米线的高度为1-5nm，宽度为10-70nm；
5.根据权利要求1-4任一项所述的偏振光探测器，其特征在于，所述电极为铬金电极，所述铬金电极包括铬层和金层，所述铬层和所述金层沿着所述铁酸铋纳米线阵列背离所述衬底的方向依次设置；优选地，所述铬层的厚度为5-10nm；所述金层的厚度为40-70nm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的偏振光探测器，其特征在于，沿着所述铁酸铋纳米线的长度方向，相邻两个所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振兴，王新源，李淑荟，王峰，詹雪莹，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：
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