[发明专利]一种钽酸锂窄带探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钽酸锂窄带探测器及其制备方法，属于热释电红外探测器领域。探测器包括探测器本体和电磁超表面结构，电磁超表面结构设置在探测器本体上，其中，探测器本体包括从下至上设置的硅底座支撑、下电极、钽酸锂晶片、上电极，电磁超表面结构包括自下而上设置金背板、介质层以及天线，其中，金背板与上电极为同一物体，两者共用。本发明还提供了钽酸锂窄带探测器的制备方法，本发明采用超表面技术对传统的热释电探测器没有波长选择性的缺陷进行改进，在一定波长范围内能够实现对特定波长的检测，并且简化了红外探测器的制备流程。

技术领域

本发明属于热释电红外探测器领域，涉及一种基于超表面结构的钽酸锂窄带探测器及制备方法。

背景技术

热红外探测与传感是一种有着广泛应用的关键技术。与价格昂贵的低温工作的光电探测系统相比，热红外探测器有着更低的成本，更简单的工艺流程，但是由于热探测器只能对热响应，不具有波长选择性，不能够检测特定单一波长，灵敏度相较于光电探测器差，这在一定程度上限制了热红外探测器在更广泛领域上的使用。

近年来，超表面作为一种全新的电磁材料已经成为一个研究热点。超表面的电磁特性基本与其组分材料的性质无关，而与其内部的微结构有关。当入射光与这层微结构相互作用时，会产生表面等离激元，可以实现纳米尺寸下光场的聚焦和增强。借助这一性质，许多基于超表面的微纳光学设备被制作出来，比如完美吸波体，完美透镜，复折射率材料等。通过调整超表面的微结构特性参数，能够实现使探测效果最佳。

目前，还没有将热红外探测与传感技术与超表面技术结合在一起，以改进现有技术的缺陷。

发明内容

针对现有技术缺陷和改进需求，本申请提供了一种基于超表面结构的钽酸锂热释电窄带探测器及其制备方法，目的在于，采用超表面技术对传统的热释电探测器没有波长选择性的缺陷进行改进，在一定波长范围内能够实现对特定波长的检测，并且简化了红外探测器的制备流程。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种钽酸锂窄带探测器，其包括探测器本体和电磁超表面结构，电磁超表面结构设置在探测器本体上，其中，探测器本体包括从下至上设置的硅底座支撑、下电极、钽酸锂晶片、上电极，电磁超表面结构包括自下而上设置金背板、介质层以及天线，其中，金背板与上电极为同一物体，两者共用。

在本发明的一个实施例中，所述天线包括十字金天线或者圆盘金天线。

在本发明的一个实施例中，所述介质层包括介质层硅或者介质层二氧化硅。

在本发明的一个实施例中，电磁超表面结构包括两种，一种是金背板+介质层硅+十字金天线，另一种是金背板+介质层二氧化硅+圆盘金天线。

在本发明的一个实施例中，硅底座支撑包括四个四分之一硅柱和硅底座，通过四个四分之一硅柱将电磁超表面结构以及探测器本体的下电极、钽酸锂晶片固定在硅基底上。四分之一硅柱是指横截面为四分之一圆的柱状体。

在本发明的一个实施例中，所述电磁超表面结构中介质层硅或者介质层二氧化硅的厚度为50nm～500nm。

在本发明的一个实施例中，所述电磁超表面结构中十字金天线或者圆盘金天线的厚度为40nm～70nm。

在本发明的一个实施例中，所述钽酸锂晶片的厚度为70μm～80μm，优选为75μm。

按照本发明的第二个方面，提供了一种制备如上所述钽酸锂窄带探测器的方法，其特征在，其包括如下步骤：

S1：选取钽酸锂晶片衬底，使用电子束蒸发工艺或者磁控溅射工艺在钽酸锂晶片上下方各生长一层金，获得第一半成品；

S2：在上述第一半成品上表面使用磁控溅射工艺或者化学气相沉积工艺生长一层硅或者二氧化硅，获得第二半成品；