[实用新型]一种基于表面等离激元共振的光电探测器

说明书

本实用新型公开了一种基于表面等离激元共振的光电探测器，涉及热电子光电探测器技术领域，特别涉及一种基于表面等离激元共振的光电探测器。解决了现阶段光电探测器受到半导体禁带宽度的影响，不能扩大光谱工作范围的问题。包括栅极，所述栅极上方向上依次设有绝缘体介质层和半导体层，半导体层在水平方向上分布有若干个，所述绝缘体介质层上侧连接有分别位于半导体层两侧的源极和漏极；各半导体层上侧还设有源极电极，相邻源极电极之间设有漏极电极，源极电极与漏极电极形成亚波长光栅结构，各源极电极皆连接于源极，各漏极电极皆连接于漏极。达到了光谱工作范围由金属/半导体之间的肖特基势垒决定，可扩大光谱工作范围的效果。

技术领域

本实用新型涉及热电子光电探测器技术领域，特别涉及一种基于表面等离激元共振的光电探测器。

背景技术

微纳结构由于具有独特的光学特性成为当前光电功能材料与器件的研究热点，周期性微纳结构在光子集成技术、隐身材料、超分辨率成像、电磁波吸收体、辐射调制、光电探测、传感测量等方面具有重要的应用前景。微结构所激发出的表面等离激元可以以非辐射的方式衰变成高能电子即“热电子”，可以用于各类热电子光电探测器。而现阶段光电探测器受到半导体禁带宽度的影响，不能扩大光谱工作范围。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于表面等离激元共振的光电探测器，其使用金属电极与半导体材料接触形成肖特基势垒，通过亚波长结构的金属电极来激发局域表面等离激元，再以非辐射衰变的方式变成一个热电子，克服肖特基势垒进入金属/半导体界面，通过栅极电压控制热电子进入半导体的导带，从而对漏极电流进行放大，其光谱工作范围由金属/半导体之间的肖特基势垒决定，可以扩大光谱工作范围。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于表面等离激元共振的光电探测器，包括栅极，所述栅极上方向上依次设有绝缘体介质层和半导体层，半导体层在水平方向上分布有若干个，所述绝缘体介质层上侧连接有分别位于半导体层两侧的源极和漏极；

各半导体层上侧还设有源极电极，相邻源极电极之间设有漏极电极，源极电极与漏极电极形成亚波长光栅结构，各源极电极皆连接于源极，各漏极电极皆连接于漏极。

更进一步地，栅极为金属铝层。

更进一步地，绝缘体介质层为二氧化硅绝缘体介质层。

更进一步地，绝缘体介质层设有100nm厚。

更进一步地，半导体层为n型半导体层。

更进一步地，亚波长光栅结构周期为400nm，占空比为0.25。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

通过线偏振的TM宽光源垂直入射样品，在亚波长光栅处激发处局域表面等离激元，通过缜密的设计共振结构使得局域表面等离激元共振出现在光栅与半导体材料界面处，使得以非辐射的方式衰变成高能电子即“热电子”有大概率进入肖特基界面，再配合栅极电压使得热电子注入n型半导体的导带，从而对漏极电流产生放大。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型中亚波长光栅结构的示意图；

图3是本实用新型中亚波长光栅结构的部分截面示意图；

图4是本实用新型中的热电子光电探测器原理图；

图5分别是亚波长光栅共振微结构的光学吸收谱线(实线)与光学反射谱线(虚线)；以及漏极电压固定在20V，不同栅极电压下的探测器光响应曲线。

图中，1-1、源极电路；1-2、源极；1-3、漏极电极；1-4、源极电极；1-5、漏极电路；1-6、漏极；1-7、栅极；2、绝缘体介质层；3、半导体层。