[发明专利]双色探测器

说明书

技术领域

本发明涉及能够对多波段信号进行探测的探测器技术领域，尤其涉及一种具有高响应度的紫外-红外双色探测器。

背景技术

红外探测器和紫外探测器是两种常见的广泛应用于军事和民用等方面的探测器。红外探测器在红外夜视技术、红外搜索与跟踪、气象预报、地貌学、环境监测、遥感资源调查、煤矿井下测温及隐蔽火源探测中都起到了非常重要的作用。紫外探测器除了紫外通讯、生化分析和早期导弹预警等相关军事领域的应用外，在皮肤病变细节诊断、癌细胞检测、微生物检测和白血球检测等医学和生物学方面，以及明火探测、臭氧监测、海上油监、公安侦察及天文观测等方面也有着非常重要的应用。然而，由于红外干扰技术的快速发展、实际应用环境的复杂性及对集成度要求的不断提高，单色探测器越来越不能满足应用的需要。探测器技术不断向大列阵、焦平面、集成化、小体积、多色化方向发展，尤其紫外与红外集成探测等大波段范围多色集成探测目前已经成为各个国家在探测领域的重要需求。把红外和紫外二者组合成紫外-红外双色探测器，就可对复杂的背景进行抑制，提高对目标的探测效果，在预警、搜索和跟踪系统中能明显地降低虚警率，显著地提高系统的性能和在各种应用平台上的通用性。

以氮化镓(GaN)/铝镓氮(AlGaN)体系为代表的Ⅲ族氮化物材料体系，具有同一体系材料可实现紫外-红外双波段甚至多波段吸收这一优点，从理论上可以很好地实现紫外-红外双色探测。目前，适应紫外探测器尤其日盲紫外(<280nm)探测器的高铝(Al)组分铝镓氮(AlGaN)材料已经比较成熟，做研制的紫外探测器的响应度很高。但进行红外探测的窄带隙结构还存在很多问题，远不能实用。同时两种结构的集成外延给材料生长带来了很大困难，因而亟待需要一种新的方式来实现可调控的紫外-红外集成探测。

发明内容

针对上述提到的现有技术的不足，为了实现高响应度的紫外与红外波段的集成探测，顺应探测器向小型化、集成化和多功能化的设计要求，本发明提供了一种具有高响应度的紫外-红外双色探测器，该双色探测器采用纵向集成结构，自下而上依次包括衬底、铝镓氮材料层、金属叉指电极、绝缘介质层、石墨烯材料层以及金属电极。

优选地，所述金属叉指电极的周期T与红外探测波段的峰值波长λp的关系为λp＝0.6+α*T，其中，α＝1～2。

优选地，所述绝缘介质层的相对介电常数为2～10。

优选地，所述绝缘介质层的厚度为500～1000nm。

优选地，所述绝缘介质层的相对介电常数为2，厚度为800nm。

优选地，所述绝缘介质层的材料为氧化硅、氮化硅或氧化铝。

优选地，所述石墨烯材料层为单原子层的石墨烯材料层。

优选地，所述铝镓氮材料层中，铝的组分为40％～100％。

优选地，所述铝镓氮材料层的厚度为500～1000nm。

优选地，所述双色探测器上还设置有一钝化层，所述钝化层的材料为氧化硅、氮化硅或氧化铝。

本发明实施例提供的双色探测器通过设置具有金属叉指电极的铝镓氮材料层进行紫外探测，通过设置具有金属电极的可以进行室温工作的石墨烯材料层进行红外探测，具有自下而上的集成结构，减小了器件尺寸，降低了制备工艺和探测系统的复杂性；另外，通过设置双色探测器中的金属叉指电极的周期以及调节绝缘介质层的相对介电常数和厚度，可以调控金属表面等离子激元对红外探测波段的选择性耦合与耦合强度，提高石墨烯材料层对红外探测的响应度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的双色探测器的主视剖面图。

图2是本发明实施例提供的双色探测器的俯视图。

图3是本发明实施例提供的双色探测器的立体图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面将结合附图用实施例对本发明做进一步说明。

本发明技术方案的目的是为了实现高响应度的紫外与红外波段的集成探测，顺应探测器向小型化、集成化和多功能化的设计要求，提供了一种具有高响应度的紫外-红外双色探测器。