[发明专利]一种基于叉指电极的紫外探测器阵列结构

说明书

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，具体是一种基于叉指电极的紫外探测器阵列结构。

背景技术

紫外探测技术因为不主动向外辐射电磁波而具有很高的隐蔽性能，因工作于光波段而不易受波长更长的电磁波干扰，能在强电磁辐射环境下正常工作，成为了21世纪现代战场所急切需求的高新探测预警技术。紫外探测在军事领域，科学研究，工农业生产及日常生活等方方面发挥着越来越大的作用。

随着微电子技术的飞速发展，紫外探测器件已经由第一代的光电倍增管和第二代的位敏器件发展到了由半导体材料制造的第三代器件，基于宽禁带半导体的日盲紫外探测器因其体积小、寿命长和功耗低等优点，逐步取代真空光电管成为了当前的主流研究方向。

紫外探测系统一般由探测器阵列、读出电路和后续的信号处理电路三部分组成，紫外光探测器是整个紫外探测系统的重要部分，是将紫外光强信号转化为电信号的主要器件，目前已经能够通过各单项工艺的比较，优化器件制作的工艺流程，制备出单个高性能的日盲型紫外探测器，它们响应速度快，光暗电流比高、体重小、功耗低、量子效率高，便与集成。

随着光电器件朝集成化、小型化的方向发展，阵列化的光电探测器则成为了大家的研究热点。一般的阵列结构需要在薄膜的上表面，下表面都镀电极，所以基片背面与像元相对的区域需要制成极薄的微桥结构，有的还需要挖隔离沟槽，填充绝缘材料，而且一些集成的信号处理电路也将在衬底上制备，对基底本身有损坏。阵列中每个像元的输出信号是彼此相对独立的，因此为避免引线交叉串绕，其单面电极须走曲线引出，当阵列达到一定规模时，在有限的基片面积内引线与像元的占空比矛盾将愈显突出，这就对器件的版图设计及加工工艺精度提出了更高的要求，在该情况下往往需要采取多层布线的方法来节约引线占空比，而每一层的参数对器件都会有影响。

由于探测器阵列每个元件和读出电路直接相连，元件的性能对紫外读出电路的设计非常重要，它将直接影响整个紫外探测系统的性能，简单实用的阵列设计能为探测器的后续电路处理以及性能检测带来方便，也能为大面积的阵列器件实现提供好的设计基础，所以设计出一个好的探测器阵列是非常关键的。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种基于叉指电极的紫外探测器阵列结构，能够使探测器的电学和光电性能研究不局限在单个器件上，利于集成化。

所述的探测器阵列结构包括：基底，导线和叉指电极元件；

基底为单晶基片或者在衬底上沉积的纳米结构薄膜；导线包括行导线和列导线，所有的列导线在基底表面等间距排布，所有的行导线垂直于列导线等间距排布，行导线与列导线的交叉部分绝缘；行导线和列导线分割的空间内布置叉指电极元件；叉指电极元件按导线间距以矩阵方式排列，电极两端分别连接在行导线和列导线上，每一列叉指电极的阳极都接在本列的列导线上，每一行叉指电极的阴极都接在本行的行导线上，叉指电极与行导线和列导线呈一定角度排列。

所以探测器阵列按层次从下到上依次为：基底层、下电极层、绝缘层和上电极层；

具体制作过程如下：

首先，用下电极掩模版在基底层上镀列导线和叉指电极阵列，形成下电极层；

接着，生长绝缘层，用绝缘块阵列掩膜版进行刻蚀，保证行列导线交叉部分之间绝缘的同时，其它部分的绝缘层被刻蚀掉，露出下电极层部分；

最后，利用上电极掩模版套刻镀行导线，构成上电极层。

当在探测器阵列结构的某列导线上施加高电平，同时在某行导线上施加低电平，则行导线和列导线交叉点处的叉指电极由于施加了偏压而处于工作状态，进而发生光电响应。

本发明的有益效果是：

1)、一种基于叉指电极的紫外探测器阵列结构，可实现任意尺寸、大小的阵列，单个叉指电极的短路并不会影响周围探测器的性能。

2)、一种基于叉指电极的紫外探测器阵列结构，具有工艺可控性强，成本低操作步骤简单，可大面积制备、重复性好、开发周期短等优点；

3)、一种基于叉指电极的紫外探测器阵列结构，将单个响应速度快，光暗电流比高、功耗低、量子效率高的探测器集成化，使其电学、光电性能研究不局限在单个器件上。

4)、一种基于叉指电极的紫外探测器阵列结构，阵列在平面内实现，基底本身完整，对衬底不需要有复杂的操作，当阵列达到一定规模时，导线的走向简单，没有引线与像元的占空比矛盾。

5)、一种基于叉指电极的紫外探测器阵列结构，将基底材料的制备与微加工过程分开，探测器的性能好坏主要取决于基底薄膜的性能，薄膜生长均匀，探测器的性能就稳定。