【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于但不限于光电探测器，尤其涉及一种超宽带、高灵敏光热电探测器。
技术介绍
1、光电探测器可实现光-电转化，是信息系统的关键部件，在多功能成像、感知识别、光电通信等方面有重要应用。目前，多场景探测技术的发展推动了宽带光电探测的研究朝着无复杂光学部件的单元器件方向发展，须解决探测、区分多光谱信息的关键技术难题。基于传统半导体材料的光电探测器受限于窄带隙半导体材料的光吸收，在宽带探测方向面临重大挑战。太赫兹和微波等的长波光子能量低于这些窄带隙半导体材料的带隙宽度，甚至低于环境的室温热能（300 k~26mev），因而难以激发足够的光生载流子，不适用于长波光电探测、传感和成像等应用。基于传统半导体材料的光电探测器，如铟镓砷探测器峰值比探测率已优于1.0×1013jones，但响应频段主要到短波红外的1.0-1.7μm。商用的制冷型碲镉汞光电探测器性能突出，对到长波红外光有优于1.0×1011jones的高灵敏响应，但材料制备困难，材料的稳定性、耐辐射性和晶体均匀性均较差。量子阱光电探测器近年来也成为了研究热点，有很好的应用前景，但光谱响应波段的半高峰宽仅为15%，截止频率为9μm，且比探测率集中在1010-1011jones区间范围，此外还需要复杂的材料生长与器件制备过程与77k的低温工作环境，因此需要找到一种能够实现超宽带、高灵敏光电探测的简单策略。
2、光电探测器通常基于两端对称结构，有相同的电极材料和电极结构，利用光子与光热效应，实现光-电转化。为实现超宽带、高灵敏光电探测，一方面可以从工作机理上入手，设计
3、因此，采用非对称的器件结构，选用热电性能优异的碲烯材料，结合光热电效应，在器件沟道内诱导非对称的温度或热电子分布，可有效抑制器件沟道内镜像电流，实现宽带、高灵敏光电探测。
4、鉴于上述分析，现有技术存在的急需解决的技术问题为：
5、目前亟需发展宽带、高灵敏的光电探测器。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种超宽带、高灵敏光热电探测器。
2、本专利技术是这样实现的：一种超宽带、高灵敏光热电探测器。其特征在于，超宽带、高灵敏光热电探测器。该方法具体包括：
3、本专利技术实施例提供一种超宽带、高灵敏光热电探测器，利用非对称器件结构，构建碲纳米线/石墨烯水平异质结为基本结构单元。所述探测器具有一对对称的金电极，在覆盖氧化硅的硅衬底上首先蒸镀金电极，然后先后转移一维碲纳米线材料和二维石墨烯材料，两种材料在电极中间的沟道内形成水平异质结构，并分别只与一侧的电极相连。
4、进一步，所述覆盖氧化硅的硅衬底的厚度为0.5~0.6mm。
5、进一步，所述一维碲纳米线1直径约为600~800nm，二维石墨烯厚度约为10~50nm。
6、进一步，所述源漏电极的厚度约为50~70nm。
7、本专利技术还提供了一种超宽带、高灵敏光热电探测器的制备方法，所述方法包括以下步骤：
8、s1：清洗覆盖氧化硅的硅衬底表面，并通过切割技术将所述硅衬底切割成1cm×1cm的尺寸，然后对其表面进行二次清洗。
9、s2：利用紫外光刻、电子束蒸发以及金膜剥离工艺，在所述硅/氧化硅衬底上制备对称的电极。
10、s3：使用高精度空间分辨转移平台，结合机械解理、转移技术，将一维碲纳米线材料转移到所述硅衬底上，使纳米线的一端与一侧的电极相连，另一端延伸到器件沟道中间。
11、s4：再次利用高精度空间分辨转移平台与机械解理、转移技术，将二维石墨烯材料转移到所述硅/氧化硅衬底上，使石墨烯的一端与前述一维碲纳米线材料相接触，材料的另一端与另一侧的电极相连。
12、进一步，在所述s2步骤中，所述源漏电极的厚度为50~70nm。
13、进一步，在所述s3步骤中，所述一维碲纳米线材料的直径为600~800nm。
14、进一步，在所述s4步骤中，使用标准的半导体封装技术对所述光电探测器进行封装测试。
15、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
16、本专利技术选用的一维碲纳米线材料作为器件沟道材料，因其优异的热电特性，利用光热电效应可经光子-声子-电子/光子-电子耦合实现对可见-红外-太赫兹/微波（520nm-4600nm，0.02-0.04thz）的超宽带光电响应。
17、本专利技术基于简单的二端器件结构，选用高热导率的石墨烯材料（3000w/m.k）取代器件一端的金电极（180w/m.k）与光敏材料碲纳米线相接触，在器件沟道内构建水平异质结构。在局域/全局光照射下，该金/一维碲纳米线/二维石墨烯的非对称器件确保在器件沟道内形成非对称的温度分布，并诱导非对称的光热电势分布，从而抑制器件沟道内的镜像光电流，实现超宽带、高灵敏的光电探测。
18、光电探测器在信息系统中是实现光-电转化的关键部件，可用于光电探测、传感与成像等方面应用。复杂场景的目标识别要求工作在不同波段的光电探测器逐渐集成用于在同一场景的宽带、高灵敏光电探测。受限于集成系统的体积和模块化工作模式，常规的宽带探测往往需要多个不同波段光电探测器协同工作，极大增加了系统复杂度与工作效率，因此超宽带、高灵敏光电探测器逐渐成为国际前沿热点。基于光激发电子-空穴对的传统光电探测技术可有效探测可见红外光，而对光子能量低于材料带隙或室温热噪声的信号光如长波红外、太赫兹、微波则表现不佳。目前，商用长波光电探测器主要由基于碲镉汞、铟镓砷等传统半导体的量子阱光电探测器、场效应晶体管和肖特基二极管组成，通常需要复杂的材料生长/器件制备工艺，且往往需要低温工作环境。因此探索超宽带、高灵敏光电探测的新策略迫在眉睫。
19、相比于光子效应，光热效应如光热电效应利用光子-声子-电子/光子-电子耦合，无需入本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超宽带、高灵敏光热电探测器，其特征在于，所述探测器结合非对称器件结构，构建一维碲纳米线/二维石墨烯水平异质结为基本结构单元，所述探测器具有一对对称的金电极，所述探测器在覆盖氧化硅的硅衬底上首先蒸镀两端电极，然后先后转移一维碲纳米线材料和二维石墨烯材料，两种材料在电极中间的沟道内形成水平异质结构，并分别只与一侧电极相连。
2.如权利要求1所述超宽带、高灵敏光热电探测器，其特征在于，所述覆盖氧化硅的硅衬底的厚度为0.5~0.6mm。
3. 如权利要求1所述超宽带、高灵敏光热电探测器，其特征在于，所述一维碲纳米线直径约为600~800 nm，二维石墨烯厚度约为10~50 nm。
4. 如权利要求1所述超宽带、高灵敏光热电探测器，其特征在于，源漏电极的厚度约为50~70 nm。
5.一种用于如权利要求1-4任意一项所述超宽带、高灵敏光热电探测器的制备方法，其特征在于，所述超宽带、高灵敏光热电探测器的制备方法包括：
6. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述S2步骤中，所述源漏电极的厚度为50~70 nm。>
7. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述S3步骤中，所述一维碲纳米线材料的直径为600~800 nm。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S4步骤中，使用标准的半导体封装技术对光电探测器进行封装测试。
...【技术特征摘要】
1.一种超宽带、高灵敏光热电探测器，其特征在于，所述探测器结合非对称器件结构，构建一维碲纳米线/二维石墨烯水平异质结为基本结构单元，所述探测器具有一对对称的金电极，所述探测器在覆盖氧化硅的硅衬底上首先蒸镀两端电极，然后先后转移一维碲纳米线材料和二维石墨烯材料，两种材料在电极中间的沟道内形成水平异质结构，并分别只与一侧电极相连。
2.如权利要求1所述超宽带、高灵敏光热电探测器，其特征在于，所述覆盖氧化硅的硅衬底的厚度为0.5~0.6mm。
3. 如权利要求1所述超宽带、高灵敏光热电探测器，其特征在于，所述一维碲纳米线直径约为600~800 nm，二维石墨烯厚度约为10~50 nm。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：张家振，刘昌龙，倪胜，黄子寒，王学彬，徐浩，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。