[发明专利]一种基于二硒化钯/薄锗肖特基结的颜色探测系统及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于二硒化钯/薄锗肖特基结的颜色探测系统及其制备方法，该颜色探测系统是由两个上下平行放置的相同的二硒化钯/薄锗肖特基结颜色探测单元构成，当光从上颜色探测单元的上方，向下逐层照射颜色探测系统时，上颜色探测单元与下颜色探测单元的电流比随被探测光波长的增大而减小，从而可根据电流比识别被探测光的波长。本发明的颜色探测系统可探测的波长范围包括530‑1650nm，跨越了整个可见光区域又涉及一部分近红外波段，且该系统具有准确性和重复性高的优点。

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种颜色探测系统及其制备方法。

背景技术

通常所说的颜色实际上是色相、亮度和从光源或表面反射的饱和度的组合。从生物学分析的角度来看，色觉产生于不同类型的感受器的存在，每种感受器对不同的峰值波长的光敏感。因此，人类的眼睛感知到三种不同的波长(红、绿、蓝)，人类的大脑根据色调和强度来投射颜色，而色调是颜色的最佳代表。受此启发，光谱科学诞生了，并在近几十年中逐渐引起人们的关注。由于光谱检测可以提供关于一个场景的丰富信息，一系列用于光谱检测的光电器件出现了，它们被称为颜色探测器，进而发展到如今的波长传感器，它不仅能区分各种光的颜色，还能确定每种光对应的波长。随着技术的飞速发展，波长检测逐渐成为现代技术的基本支柱之一。能够检测从紫外(UV)-可见到近红外(NIR)区域的宽带不同照明的波长传感器已经在包括人工智能系统、成像传感器、安全保护、光通信和自动车辆在内的广泛领域中找到了广泛的应用。例如，利用微腔结构控制红光、绿光和蓝光的吸收，实现了波长检测器对真实图像的再现，对视觉系统具有重要意义。此外，由波长检测器组成的监控系统可以通过检测目标物体的颜色和位置的移动来精确地监控目标物体，这可以进一步优化安全系统的精确定位和跟踪。

得益于光电器件的迅速发展，近几十年来，人们开发了多种不同几何结构的波长探测器，以实现对波长的可靠检测。第一种也是最具代表性的技术是使用滤色器阵列(CFA)分别检测红、绿和蓝(RGB)的相对份额，然后通过参考CIE(国际照明委员会)1931颜色空间将RGB值转换为入射光的波长。该技术的特点是使用滤波器，检测范围在380-700nm。另一种波长检测策略主要依赖于横向场检测器(TFDs)，它能够区分400-900nm范围内不同波长的光子。通常，这种特殊的方法主要意味着电场能够收集设备的活动层内的光载体。通过采用BDJ(埋入式双PN结)或BTJ(埋入式三PN结)结构，入射光在400-950nm的波长也可以由介质主导的垂直叠加策略的光学导纳确定，波长检测误差约为5-10nm。尽管取得了上述巨大成就，但不可否认的是，这些技术都有其自身的缺点：(1)器件几何结构相对复杂。这些器件的制作往往需要将大量的光学元件和光电探测器与不同的光敏材料集成在一起，这必然导致器件制作过程复杂、制作成本高。(2)探测范围较窄。上述大部分波长探测器主要用于探测可见光范围，虽然现在已有报道声称在近红外范围内检测到波长，但是从实际应用的角度来看，其是以牺牲分辨率为代价的，远远不能令人满意。

鉴于此，本发明提出了一种新概念的波长检测器，它能够分辨波长范围为530～1650nm的光谱，该器件由两个水平放置的二硒化钯/薄锗肖特基结光电探测器构成。锗作为一种与硅同族、重要的半导体材料，室温下禁带宽度为0.66eV，对1300-1550nm波长的近红外光有非常强的吸收率。但是，由于锗的厚度过大，不适合与各种形状和大小的基础设施集成，给光电探测器的发展带来了很大的不便。基于对轻量级和灵活性的更高要求，超薄锗片慢慢进入研究中。此外对于扩散长度较短的少数载流子来说，使用较薄的锗衬底有助于减少电子-空穴复合，也是其的一种优势。目前普遍研究的是由单个超薄锗片组成的光电探测器，研究角度过于局限、研究范围过于狭窄，制约了锗基光电探测器的进一步发展和广泛应用。另一方面，单一的光电探测器只能实现光信号的探测，无法实现对光波长的识别，严重阻碍了其在科学研究、工业生产和人民生活中的广泛应用。

发明内容

为了避免上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了一种基于二硒化钯/薄锗肖特基结的颜色探测系统，该系统可以有效识别被探测光的波长。

本发明为实现目的，采用如下技术方案：