[发明专利]一种纳米线多色近红外光电探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米线多色近红外光电探测器及其制备方法，解决的是均匀性和稳定性差，成品率低，造价昂贵的技术问题，通过采用包括：上下依次设置的Si 100基底和SiO2绝缘层，SiO2绝缘层设置多根不同组分的InAsP纳米线作为光吸收区，两端设有金属电极，金属电极覆盖在多根纳米线的两端，并形成欧姆接触；多根纳米线排列与金属电极垂直，纳米线之间相互平行的技术方案，较好的解决了该问题，可用于光电探测器中。

技术领域

本发明涉及光电探测器领域，具体涉及一种纳米线多色近红外光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器指的是能将光信号转换为可度量的电信号的一种器件，光电探测器采集光信号，相当于设备的“眼睛”。随着科技的进步，探测器向多波长发展，多色探测器可以得到待测物的“彩色”图像，使得探测信息更丰富、更精确和可靠，极大地提升了待测目标的识别能力。多色红外探测器可同时在多个波段采集目标的特征信息。类似于人眼视网膜三种视锥细胞具有能识别不同颜色的能力，多波长探测能力，可提供被观测物体的更多信息多色光电探测器具有效率高、目标识别能力更强，误警率低、空间分辨率高等优点。传统的多色探测器是由不同波段的探测器组合形成的，每个器件需要独立的成像光路，系统复杂，探测效率低，体积大，且价格昂贵。此外，不同器件采集的空间数据的融合涉及繁琐的图像配准问题，如图像时序同步、不同光轴的平行性校准等，数据处理耗时。与之相比，单片集成式多色探测器，具有集成化、精度和效率高等优点。但是传统的单片集成式多色探测器采用平面型的器件结构，如果超过临界厚度，晶格失配会在器件中产生大量穿透位错，会严重影响器件性能。由于晶格匹配的限制，平面型近红外探测器的设计和探测波长范围受到了很大的限制。

目前使用最多的一种红外探测器材料碲镉汞材料的禁带宽度组分变化，可从半金属到约1.6eV，器件响应波长连续可调。但是，由于碲镉汞是由离子键结合的三元材料，不同种原子间通过离子键连接，相互作用力小。特别是Hg元素非常不稳定，易从材料中逸出，导致材料缺陷多、不均匀性高。这些因素造成由碲镉汞探测器的均匀性和稳定性差，成品率低，造价昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的均匀性和稳定性差，成品率低，造价昂贵的技术问题。提供一种新的纳米线多色近红外光电探测器，该纳米线多色近红外光电探测器具有尺寸小，纳米线探测器体积更小，集成度更高，批量成产后成本大幅降低的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种纳米线多色近红外光电探测器，所述纳米线多色近红外光电探测器包括：上下依次设置的Si 100基底和SiO2绝缘层，SiO2绝缘层设置多根不同组分的InAsP纳米线作为光吸收区，两端设有金属电极，金属电极覆盖在多根纳米线的两端，并形成欧姆接触；多根纳米线排列与金属电极垂直，纳米线之间相互平行。

上述方案中，为优化，进一步地，所述纳米线长度为2±0.2微米，直径为20纳米至30纳米；金属电极厚度为h2，金属电极的间距为100nm至1um。

进一步地，纳米线长度为2微米。

进一步地，所述纳米线采用III族元素In进行生长，Au作为催化剂。

本发明还提供一种纳米线多色近红外光电探测器制备方法，纳米线多色近红外光电探测器制备方法基于前述的纳米线多色近红外光电探测器，包括：

步骤1，将新的衬底放入MBE超高真空室进行除气，升温到固定温度T1，维持时间t1，去除衬底包括表面气体、水汽在内的杂质；

步骤2，传入生长室衬底加热器，将P源打开，使得衬底在P源保护下升温至T2，进行脱氧化层处理；

步骤3，降温至固定温度T3，接着生长一层缓冲层，厚度为h1，再继续降温T4；

步骤4，使用Au源升温至T5，打开Au源喷射时间t2，维持时间t3，使得Au变成液滴；