[发明专利]一种半导体量子阱光子探测器件

权利要求书

1.一种半导体量子阱光子探测器，其特征在于包括：

半导体层(102)，在该半导体层(102)一侧表面(104)附近有量子阱层(106)，该量子阱层(106)中具有一定的载流子浓度，并至少具有两个能级；

一金属层(108)，在半导体一侧表面(104)上，该金属层中具有亚波长孔周期性结构；

一入射光波(110)，在垂直于半导体一侧表面(104)和量子阱层(106)的方向上，从金属层(108)正面或半导体层(102)的另一侧表面入射，并最终被量子阱层(106)所吸收。

2.如权利要求1所述的半导体量子阱光子探测器，其特征在于所述半导体层(102)中的量子阱层(106)是单层量子阱层，或者是多层的量子阱或量子点层，或者是其中几种形成的复合结构。

3.如权利要求2所述的半导体量子阱光子探测器，其特征在于所述量子阱层具有大于10⁸/cm²的掺杂浓度，使得量子阱中基态能级具有足够的载流子数，当载流子吸收光波能量时可发生子带跃迁，对应于基态→第一激发态或第二激发态等能级的跃迁，或者为基态→连续态的跃迁，或者多种子带跃迁同时发生。

4.如权利要求1所述的半导体量子阱光子探测器，其特征在于所述金属层(108)中的具有亚波长孔周期性阵列结构，其孔形状是圆形、矩形、三角形或其他复杂形状，或这些形状中几种的复合；阵列按矩形或六角形二维结构进行周期性排列；金属层的材料是对入射光波(110)吸收很弱的金属，其厚度80nm-600nm，

5.如权利要求1所述的半导体量子阱光子探测器，其特征在于在金属层(108)与半导体层(102)之间加入有对入射光波(110)透明的Ti、Cr或NiCr金属薄层；或者在金属层(108)和半导体层(102)之间引入有介质层

6.如权利要求1所述的半导体量子阱光子探测器件，其特征在于所述入射光波(110)包含的光子直接入射到金属(108)上，并在其上和/或下表面形成表面等离子体(112)；或者通过半导体层(102)包括量子阱层(106)后入射到金属(108)上，并在其下和/或上表面形成表面等离子体(112)；形成的等离子体(112)在量子阱层(106)处具有竖直电场分量(E_z)，该竖直电场能够激发量子阱(106)中的载流子发生子带跃迁，使得能量被量子阱层(106)所吸收。

7.如权利要求6所述的半导体量子阱光子探测器，其特征在于在光子探测过程中，入射光波的波长为中远红外波段。

8.如权利要求6所述的半导体量子阱光子探测器，其特征在于在光子探测过程中，入射光波为单波长的窄带或宽带光波，或者是多波段光波进行同时探测。

9.如权利要求1所述的半导体量子阱光子探测器，其特征在于在半导体(102)中引入厚度为100纳米至10微米的重掺杂层或布拉格发射层。

10.如权利要求1所述的半导体量子阱光子探测器，其特征在于在入射光波(110)的被入射表面引入有介质层和针对探测波长的增透薄膜。