[发明专利]脉冲激光能量探测器及其制作方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲激光能量探测器及其制作方法与应用，特别涉及一种利用ZnO/Si异质结材料制作的脉冲激光能量探测器及其制作方法与应用。

背景技术

对于激光能量、功率、脉宽和波形的探测，不仅对激光器件的基础研究非常重要，而且在军事、国防、农业、资源开采、交通等方面也具有非常广泛的用途。激光探测器元件主要采用对激光有一定响应特性的半导体材料、常规化合物材料以及高分子复合材料等等支撑，其结构和原理也多种多样。目前人们已经研究发展了诸如热电、光电、热释电等各种类型的激光探测器，对新型探测器探索仍是研究的热点之一。

氧化锌(ZnO)是一种宽禁带半导体材料，其直接带宽为3.37eV。近年来，氧化锌在蓝光及紫外二极管和激光器方面的潜在用途引起了人们的极大兴趣。文献【1】Parmanand Sharma and Sreenivas K.，“Highly sensitiveultraviolet detector based on ZnO/LiNbO₃ hybrid surface acoustic wave filter”，Appl.Phys.Lett.，Vol.83，Issue 17，id.3617(2003)；【2】W.Yang，S.S.Hullavarad，B.Nagaraj，I.Takeuchi，R.P.Sharma，T.Venkatesan，R.D.Vispute，and H.Shen，“Compositionally-tuned epitaxial cubic Mg_xZn_1-xO on Si(100)fordeep ultraviolet photodetectors”，Appl.Phys.Lett.82，3424(2003)公开了可以用ZnO材料制作紫外光探测器。

迄今为止还没有发现用ZnO/Si异质结材料制作脉冲激光能量探测器的报道。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新型的利用ZnO/Si异质结材料制作的脉冲激光能量探测器。

本发明的另一目的在于提供所述的脉冲激光能量探测器的制作方法。

本发明的另一目的在于提供所述的脉冲激光能量探测器的应用。

本发明的另一目的在于提供利用所述的探测器探测脉冲激光能量的方法。

一方面，本发明提供了一种脉冲激光能量探测器，其主要是利用ZnO/Si异质结材料制作，该探测器制作简单、价格低廉，具有广阔应用前景。

本发明提供的脉冲激光能量探测器，主要包括光传感器，该光传感器包括一个利用ZnO/Si异质结材料制作的光传感器芯片、两个电极和两个输出端，其中所述光传感器芯片由ZnO膜层和Si基底(衬底)构成，所述两个电极分别位于ZnO膜层和Si基底上，且两个电极分别连接两个输出端。

根据本发明的具体实施方案，所述脉冲激光能量探测器还可包括探测器外壳，该探测器外壳容纳所述光传感器并暴露光传感器的两个输出端。

根据本发明的具体实施方案，所述Si基底为单晶Si，厚度0.1微米～5毫米。所述ZnO膜层主要是作为光响应层，其厚度0.1纳米～10微米。

根据本发明的具体实施方案，所述电极的材料可以包括银、金、铂、铟、铝和金属性化合物等中的至少一种。所述电极可以为点状、线状、平面、条形或叉指形电极。所述点状电极的直径为0.1微米～10毫米；所述条形电极或叉指形电极的电极宽度为0.1微米～10毫米，电极间距为0.1微米～10毫米。更具体的电极材料选择、形状及设置尺寸等对于本领域技术人员而言在阅读本发明后可以参照所属领域的现有技术和常规操作进行。

另一方面，本发明还提供了一种制作所述脉冲激光能量探测器的方法，该方法包括步骤：

在Si基底的一面上形成ZnO膜层；可以用化学气相沉积设备、脉冲激光沉积设备、溅射设备或其它的薄膜沉积设备在Si基底上制备ZnO薄膜，具体步骤和操作条件可以参照所属领域的现有技术或常规方法进行；

在Si基底另一面上以及ZnO膜层上分别制作第一电极和第二电极；所述电极可以做成点状、线状、平面或叉指形电极；可以用银胶连接，或用铟直接焊接，也可以用真空镀膜、磁控溅射光刻和化学腐蚀等方法制备电极，具体步骤和操作条件可以参照所属领域的现有技术或常规方法进行；

形成两个输出端分别连接所述两个电极；例如，可采用电极引线的方式，电极引线的一端连接电极，另一端为输出端，具体步骤和操作条件也可以参照所属领域的现有技术或常规方法进行。