[发明专利]一种二维材料极化激元增强的红外光探测器及其制备方法

说明书

一种二维材料极化激元增强的红外光探测器及其制备方法涉及红外探测器技术领域，解决了现有探测器难以实现极化激元在中、远红外领域应用的问题，包括基底、设置在基底上的介电层、设置在介电层上的具有极化激元特性的二维材料阵列、设置在二维材料阵列上的窄带隙二维半导体材料层和设置在窄带隙二维半导体材料层上的金属电极。制备方法为在介电层上制备二维材料阵列；在二维材料阵列上制备窄带隙二维半导体材料层；在窄带隙二维半导体材料层上制备金属电极。本发明利用二维材料阵列的极化激元提高探测器在中远红外波段响应，采用窄带隙二维材料层有效地感应二维材料阵列中极化激元的强局域场，并提取为电流信号读出，实现高响应的中远红外光探测。

技术领域

本发明涉及红外探测器技术领域，具体涉及一种二维材料极化激元增强的红外光探测器及其制备方法。

背景技术

近年来，基于金属等离极化激元的增强效应成为提高光探测器的探测性能的一种有效方式。金属纳米阵列表面的自由电子可以与特定波长的入射光耦合，由此产生的表面等离极化激元可以支持高度局域的电磁场(光场)，基于这种效应，将金属纳米阵列与半导体光探测材料结合，一方面，可以将电磁场的能量限制在很小的尺度内，增强近表面处的光场强度,从而增强半导体光探测材料的光吸收。另一方面，等离极化激元产生的“热电子”转移可以打破半导体光电探测材料响应波段受限于带隙的瓶颈，为拓宽光电探测的响应波段范围以及提高响应度提供了有效的手段。

传统的贵金属的局限在于工作波长范围太窄，有效工作的范围仅仅在可见光和近红外波段，而在中、远红外领域难以实现极化激元的有效应用，为了实现对中、远红外波段入射光的局域增强，很显然，选用传统的金属等离极化激元(激发波段在可见-近红外光)已经不适用，因此需求制备一种在中红外和远红外领域有效应用极化激元、具有更大有效工作范围的探测器。

发明内容

为了解决现有红外光探测器在中红外和远红外领域难以实现极化激元的有效应用的问题，本发明提供一种二维材料极化激元增强的红外光探测器，并提供该红外光探测器的制备方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种二维材料极化激元增强的红外光探测器，包括：

基底；

设置在基底上的介电层；

设置在介电层上的具有极化激元特性的二维材料阵列；

设置在二维材料阵列上的窄带隙二维半导体材料层；

设置在窄带隙二维半导体材料层上的金属电极。

所述的一种二维材料极化激元增强的红外光探测器的制备方法，包括如下步骤：

S1、在介电层上制备二维材料阵列；

S2、在二维材料阵列上制备窄带隙二维半导体材料层；

S3、在窄带隙二维半导体材料层上制备金属电极。

本发明的有益效果是：

本发明的一种二维材料极化激元增强的红外光探测器利用二维材料阵列的极化激元，在中红外波段和远红外波段的场局域特性作为增益方式来提高光探测器在中红外波段和远红外波段的响应。采用窄带隙二维材料层，有效地感应二维材料阵列中极化激元的强局域场，并提取为电流信号读出，实现高响应的中、远红外光探测。本发明的红外光探测器具有更加优异的中、远红外光探测性能，实现极化激元在中红外和远红外领域的有效应用。

本发明一种二维材料极化激元增强的红外光探测器的制备方法的制备过程简单，通过该方法能够制备在中红外和远红外领域实现极化激元的有效应用的红外光探测器。

附图说明

图1为本发明的红外光探测器的一种结构示意图。