[发明专利]一种局域场增强的光电导型高速光电探测器

权利要求书

1.一种基于表面等离激元增强的光电导型高速探测器的制备方法，其特征在于，所述光电导型高速探测器包括：

衬底、下半导体层、增透层，下金属电极，双层金属光栅电极，上半导体光栅；

所述下半导体层，下金属电极，双层金属光栅电极，增透层，上半导体光栅均设置在所述衬底之上，且下半导体层位于下金属电极与双层金属光栅电极之间；

所述上半导体光栅设置在所述下半导体层与双层金属光栅电极之间；

所述双层金属光栅电极与所述下金属电极构成F-P型谐振腔，与所述双层金属光栅电极产生的表面等离激元效应相耦合，将场分布局域在半导体内部；

所述基于表面等离激元增强的光电导型高速探测器的制备方法，包括以下工艺步骤：

步骤一：采用金属有机化学气相沉积或分子束外延方法在临时衬底上生长外延层；在所述外延层上形成第一金属层，用于和外延层形成欧姆接触；

步骤二：对步骤一形成的结构进行光刻及刻蚀，形成分立结构，得到临时衬底上图形化的半导体外延层，所述图形化的半导体外延层上表面为图形化的第一金属层；

步骤三：在最终衬底上形成图形化的第二金属层，所述图形化的第二金属层面积大于第一金属层面积；所述图形化的第二金属层的形态为圆形；

步骤四：通过对准键合将图形化的第一金属层和图形化的第二金属层键合在一起；并刻蚀去除临时衬底，图形化的半导体外延层结构转移至最终衬底上；

其中，键合在一起的图形化的第一金属和第二金属层用于高速探测器的下金属电极，同时作为FP腔的下反射镜；

步骤五：在图形化的半导体外延层表面形成纳米结构；其中，利用聚焦离子束刻蚀形成半导体纳米结构；或利用电子束曝光结合刻蚀形成半导体纳米结构；所述半导体纳米结构为一维半导体光栅或为二维半导体光栅；

步骤六：在步骤五形成的半导体纳米结构表面垂直蒸镀金属；

步骤七：光刻及蒸镀金属形成圆环电极与双层金属光栅电极接触，形成电连接；同时形成共面波导电极，用于后续封装焊线。

2.根据权利要求1所述的基于表面等离激元增强的光电导型高速探测器的制备方法，其特征在于：

所述双层金属光栅电极与所述下半导体层和上半导体光栅形成欧姆接触，当入射电磁波与双层金属光栅电极相互作用时，金属产生的表面等离激元局域场效应，在上半导体光栅内部产生增强的局域电场，增加半导体对入射光的吸收效率。

3.根据权利要求1所述的基于表面等离激元增强的光电导型高速探测器的制备方法，其特征在于：

所述双层金属光栅电极通过外侧环形电极进行电连接，并且双层金属光栅电极与所述下金属电极分别构成探测器的正极和负极，用于为探测器加外置偏压。

4.根据权利要求1所述的基于表面等离激元增强的光电导型高速探测器的制备方法，其特征在于：

所述下半导体层与上半导体光栅的材质为GaAs、AlAs、InAs、InGaAs、AlGaAs、InGaAsP其中之一或多个的合金。

5.根据权利要求1所述的基于表面等离激元增强的光电导型高速探测器的制备方法，其特征在于：还具有增透层，所述增透层置于双层金属光栅电极之上。