[发明专利]一种超宽光谱光敏材料和应用该光敏材料的光电探测器

说明书

本发明公开了一种超宽光谱光敏材料，包括Eu‑Sb‑Te三元碲化物晶体或者Eu‑Bi‑Te三元碲化物晶体。本发明还公开了一种应用该超宽光谱光敏材料的光电探测器，包括有可光电转换的感光单元，感光单元的两端均设有金属电极，感光单元的制备材料包括有前述的超宽光谱光敏材料。对于本发明，所述超宽光谱光敏材料可以在从紫外、可见、红外直至太赫兹的超宽波段范围实现光电转换，且适用温度范围广；所述的光电探测器不仅可以覆盖从紫外、可见、红外直至太赫兹的超宽波段范围的光探测，而且工作温度区间为77K～400K，此外，该光电探测器结构简单，有利于结合晶体生长技术、薄膜制备等技术进行大规模集成，制作方便，在有效提高探测器性能的前提下，其制备成本得以显著降低。

技术领域

本发明属于光电子技术领域，具体涉及一种超宽光谱光敏材料和应用该光敏材料的光电探测器。

背景技术

目前，光电探测器作为各种光电系统中的核心设备，已在通讯、遥感、安防、光谱分析、生物医药、空间探索等领域得以广泛应用。然而，传统的光电探测器在室温太赫兹(0.1～10THz)探测技术、超宽光谱直至太赫兹的多通道光电探测技术这两个方面的使用仍然存在着巨大困难，究其原因，主要是缺乏在室温下对超宽光谱包括太赫兹光等敏感的的光敏材料。

比如，太赫兹光子的能量较小，处在毫电子伏特(meV)量级，而传统半导体如硅、锗等的能隙通常远远大于这一能量量级，以致无法受到太赫兹光子的激发从而形成光电响应。

又比如，受制于感光单元的特征能带结构及物化性能，传统的光电探测器只能探测某一较窄波段范围内的光，如市面上流行的GaN、Si、InGaAs及HgCdTe探测器只能分别单独用于紫外、可见、近红外及中红外波段的光探测，而高效、便携、低成本的多通道探测器及技术仍然十分缺乏。

再比如，受制于能隙、噪声等物理因素，目前的非制冷型半导体光电探测器只适用于紫外光、可见光以及近红外波段的探测，对于中、远红外和太赫兹波段的半导体光电探测器来说，室温下巨大的热激发会覆盖掉光激发信号，使得探测器无法正常工作。因此，为了抑制噪声以提高光响应灵敏度，工作在中红外、远红外或太赫兹波段的探测器通常需要低温制冷条件，如中波红外(4～5μm)探测器需要工作在干冰温度(195K，其中K为开尔文温标的单位)条件下，长波中红外探测器需要制冷至液氮温度(77K，其中K为开尔文温标的单位)，而远红外和太赫兹探测器则通常需要极低温条件(如液氦温度4.2K，其中K为开尔文温标的单位)。这些苛刻的制冷条件大大增加了设备成本，使得系统变得复杂甚至庞大，在使用过程中造成诸多不便。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明一方面提供了一种超宽光谱光敏材料，其可以在从紫外、可见、红外直至太赫兹的超宽波段范围内实现光电转换，并且适用温度范围广。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种超宽光谱光敏材料，其特征在于：所述光敏材料包括有Eu-Sb-Te三元碲化物晶体或者Eu-Bi-Te三元碲化物晶体。

进一步的，所述Eu-Sb-Te三元碲化物晶体的组分为EuSb_x1Te_y1，x1的取值范围为0.7～1，y1的取值范围为2.9～3.3。

进一步的，x1的取值范围为0.75～0.85，y1的取值范围为3.1～3.25。

进一步的，所述Eu-Bi-Te三元碲化物晶体的组分为EuBi_x2Te_y2，x2的取值范围为0.7～1，y2的取值范围为2.9～3.3。

进一步的，x2的取值范围为0.75～0.85，y2的取值范围为3.1～3.25。

进一步的，所述Eu-Sb-Te三元碲化物晶体、所述Eu-Bi-Te三元碲化物晶体的晶系结构均属于正交晶系，空间群均为Pmmn。