[发明专利]一种调节GaSb纳米线探测器响应波长的方法

说明书

本发明涉及一种调节GaSb纳米线探测器响应波长的方法，该方法通过在单根GaSb纳米线两侧用电子束光刻技术制备ITO结构图形，对ITO材料两端施加电场并对电场进行调节，实现对ITO材料表面等离子体共振频率的调节，通过对ITO材料表面等离子体共振频率的调节，实现改变GaSb纳米线探测器的特征响应波长，从而实现对GaSb纳米线探测器响应波长的连续调节。本发明所提出的方法采用GaSb基纳米线作为探测器的主体，采用ITO图形结构产生表面等离子体，在ITO图形结构上下两端施加电场，通过调节电场强度对ITO材料的介电常数进行改变，进而调节ITO材料的共振频率，实现对GaSb基纳米线探测器器件特征响应波长的调节。

技术领域

本发明属于纳米光电子领域，涉及GaSb纳米线探测器，具体是一种调节GaSb纳米线探测器响应波长的方法。

背景技术

红外探测器在军用及民用领域中都具有重要的地位，其中GaSb基1.55μm波段的红外探测器是激光通讯的重要组成部分。激光通讯过程中的信息安全关系着对抗双方的生死存亡，先进的加密传输手段可以有效的保证信息的安全，避免被敌方获取和解密。波长连续可调的探测器在此方面具有明显的优势，采用波长连续可调的探测器和激光器作为接收端和发射端，以二者波长同步时传输信息的方式通讯，使敌方无法预测传输的波段并获取连续有效的信息，从而保证通讯过程中的信息安全。

目前，调节探测器响应波长常用的手段为改变材料的禁带宽度，但是通过该方法获得的探测器波长是固定的，无法实现波长的原位动态连续调节。表面等离子体是改变半导体材料和器件探测及发光性能的重要手段，金属表面等离子体增强可以提高探测器的响应度2-3个数量级，采用表面等离子体修饰可以改变材料发光波长；而在表面等离子体改变材料探测波长方面却研究甚少。

金属表面等离子体增强探测器性能已经得到了广泛的研究，当表面等离子体的共振频率与探测器的响应波长匹配时，可以实现探测器性能的增强。如果表面等离子体频率在宽谱探测器的响应波长范围内，则可以实现对应波长的响应度提升，从而实现该波长的特征响应；当表面等离子体共振频率改变时，则探测器的特征响应波长也将发生相应的改变。因此，表面等离子体共振频率，进而对探测器的特征响应波长实现调节，解决常规手段不能实现探测器响应波长动态调节的问题。

发明内容

本发明提出一种调节GaSb纳米线探测器响应波长的方法，该方法通过调节GaSb纳米线探测器器件结构中的表面等离子体共振频率，进而实现GaSb纳米线探测器特征响应波长的调节。本发明所提出的这种方法以实现GaSb纳米线探测器响应波长的调节为目标，采用分子束外延技术生长GaSb纳米线，然后将外延生长的GaSb纳米线转移到SiO₂衬底上，之后采用磁控溅射和电子束光刻技术在GaSb纳米线两侧形成ITO图形结构，构造表面等离子体增强的GaSb纳米线探测器，在ITO两端施加电场，通过对ITO两端电场的调节实现表面等离子体共振频率的调节，进而改变GaSb基探测器的特征响应波长，从而实现对GaSb纳米线探测器响应波长的连续调节。本发明所提出的方法采用GaSb基纳米线作为探测器的主体，采用ITO图形结构产生表面等离子体，在ITO图形结构上下两端施加电场，通过调节电场强度对ITO材料的介电常数进行改变，进而调节ITO材料的共振频率，实现对GaSb基纳米线探测器器件特征响应波长的调节。

为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种调节GaSb纳米线探测器响应波长的方法，这种方法通过调节在ITO材料上施加的电场实现对ITO材料表面等离子体共振频率的调节，进而实现对GaSb基纳米线探测器响应波长的动态调节。

上述一种调节GaSb纳米线探测器响应波长的方法，具体实现方法如下：

步骤一：采用分子束外延(MBE)在Si衬底上用Ga金属液滴自催化生长GaSb纳米线；

步骤二：将GaSb纳米线从Si衬底上剥离，并将单根GaSb纳米线转移到Si衬底表面；