[发明专利]一种中红外至远红外光探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光探测器，尤其涉及一种采用添加有掺杂成分的钛酸锶单晶制成的中红外至远红外光探测器。

背景技术

红外探测器件在应用时需要考虑各种参数的综合选择，如探测能力、探测度、谱响应、频率响应和时间常数等，其中响应波长范围和响应速度是其最基本的选择。红外探测器的发展水平取决于相关技术的水平，如，热型探测器的主流是热电探测器，为提高性能，必须开发薄膜制备技术；双色探测器需要考虑的问题是宽带红外膜层的制备、透双色红外材料选择及器件表面红外镀膜等；在超导红外探测器的制备上，超导薄膜和绝缘层的制备都存在一定的困难；GaAs在结晶过程中内部容易产生缺陷，给电路的高集成化带来困难；HgCdTe、InSb体晶和量子阱红外探测器的响应速度快，但必须低温冷却。因此，寻找工艺简单、成本低、非制冷、快速响应红外探测材料已成为红外探测技术的研究热点之一。

掺杂钛酸锶单晶具有压电、热电、光电、铁电等特性，具广泛的应用前景。例如，添加铌的钛酸锶单晶与纯钛酸锶有相似的结构，但有导电性，被广泛应用于制备钙钛矿氧化物异质结的基片材料，如文献1：K.J.Jin，H.B.Lu，Q.L.Zhou et al，Positive colossal magnetoresistance from interfaceeffect inp-n junction of La_0.9Sr_0.1MnO₃ and SrNb_0.01Ti_0.99O₃，Physical Review B，2005，71(18)：No.184428中所提到的。中国专利申请01104459.4中提供了一种采用掺杂钛酸锶制备的半导体和钛酸锶p-n结。

但是目前采用掺杂钛酸锶单晶制备的器件仅限于以上几种，并没有见到采用掺杂钛酸锶制备红外光探测器的报道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种中红外至远红外光探测器，通过采用添加有掺杂成分的钛酸锶单晶制成响应快、灵敏度高、非制冷的中红外至远红外光探测器。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种中红外至远红外光探测器，该探测器包括一光传感器，其中，该光传感器中具有一个由掺杂钛酸锶单晶(即添加有掺杂成分的钛酸锶单晶)制成的光传感器芯片。

在本发明提供的光探测器中，采用掺杂钛酸锶单晶制作光传感器中的光传感器芯片，得到一种光生伏特型光电探测器，优选地，所采用的掺杂钛酸锶的化学组成为Sr_1-xA_xTiO₃或SrB_yTi_1-yO₃，其中A包括La、Dy、Sm、Y、Ga、Ba或Gd等，x值为0.001-0.5；其中B包括Nb、Sb、Ta、In、Mn、Mg、Fe或W等，y值为0.001-0.5。

本发明的关键在于对光探测器中的光传感器芯片材料的选择，采用掺杂钛酸锶单晶来制作光传感器芯片，对于光探测器本身的结构并没有特殊限制，可以是任何现有的光探测器结构，例如，上述探测器可以包括：一光传感器，该光传感器进一步包括光传感器芯片、两个电极和两个输出端；该电极设置在光传感器的一个侧面上，分别连接两个输出端。上述探测器还可以包括：一探测器外壳，该探测器外壳容纳光传感器并暴露光传感器的两个输出端。

在本发明提供的中红外至远红外光探测器中，优选地，所采用的电极可以为条形电极或叉指形电极等；其中，条形电极和叉指形电极的电极宽度可以为0.001mm-5mm，电极间距可以为0.001mm-10mm。

在本发明提供的中红外至远红外光探测器中，优选地，电极的材料可以为银、金、铂、铟、铝和金属性化合物薄膜等中的一种；其中，上述金属氧化物薄膜包括Y-Ba-Cu-O薄膜和MgB₂薄膜等。上述电极可以是采用本领域任何常用的方法制成的，例如通过真空镀膜、磁控溅射或激光沉积等方法制成。

本发明提供的利用掺杂钛酸锶单晶制作的中红外至远红外光探测器，制备方法简单；所需的电极(或者电极薄膜)可以采用化学气相沉积设备、脉冲激光沉积设备、溅射设备或者其他薄膜沉积设备制备。