[发明专利]掩埋式电极的GaN紫外光电探测传感器及其应用电路模块

权利要求书

1.掩埋式电极的GaN紫外光电探测传感器，其特征在于：包括衬底部分、GaN外延层、电极I和电极II；所述衬底部分位于底层，与GaN外延层相连；所述GaN外延层厚度为h_GaN；所述电极I和电极II不相连，所述电极I和电极II呈交错齿状，错齿宽度为λ，错齿间距为λ，所述电极I和电极II以深度d掩埋在GaN外延层内，h_GaN＞d；

应用所述掩埋式电极的GaN紫外光电探测传感器的电流-电压转换及放大电路，包括掩埋式电极的GaN紫外光电探测传感器、与其匹配的电流-电压转换放大电路和高通滤波器；

所述电流-电压转换放大电路包括低噪声放大器U1A、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2和电容C3构成的阻抗匹配电流-电压转换放大电路；

所述高通滤波器包括低噪声放大器U2A、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C4、电容C5和电容C6；

所述电阻R1一端与埋式电极的GaN紫外光电探测传感器的输出端串联，另一端与电容C2、电阻R4并联后的一端串联，其公共点a连接到低噪声放大器U1A的反相输入端引脚4；电容C2、电阻R4并联后的另一端连接到低噪声放大器U1A的输出端引脚1；电容C1与电阻R3并联后一端接地，另一端与电阻R2串联，其公共点b与低噪声放大器U1A的同相输入端引脚3连接，电阻R2的另一端接电源A；电阻R5、电容C4串联后，一端连接到低噪声放大器U1A的输出端引脚1，另一端接低噪声放大器U2A的同相输入端引脚3；电阻R6一端接电源B，另一端接到放大器U2A的同相输入端引脚3；电阻R7一端接到放大器U2A的同相输入端引脚3，另一端接地；电容C5与电阻R9串联后分别与低噪声放大器U2A的反相输入端引脚4和电阻R8的一端相连，电阻R8另一端与低噪声放大器U2A的输出端引脚1相连后与电容C6、电阻R10串联；电阻R10的另一端为输出端；低噪声放大器U1A和U2A均采用单电源供电，即引脚5接正电源VIN+，引脚2接地；

低噪声放大器U1A实现电流-电压转换放大，把掩埋式电极的GaN紫外光电探测传感器检测到的由光子转化的电流再转换为输出电压，并与掩埋式电极的GaN紫外光电探测传感器进行阻抗匹配；

低噪声放大器U2A实现单电源供电的高通放大，截止频率和电压放大倍数由电阻R8、电阻R9和电容C5决定，提升检测信号的瞬态特性；

所述掩埋式电极的GaN紫外光电探测传感器的电流-电压转换及放大电路，其放大器增益由电阻R4和电阻R8调节，实现纳秒级响应，以及微安级光电流或微瓦级紫外入射光的伏特级电压转换输出。

2.如权利要求1所述的掩埋式电极的GaN紫外光电探测传感器，其特征在于：该传感器长宽尺寸范围为0.5mm～5mm，λ取值范围为1μm～6μm，d取值范围为0.2μm～3μm，h_GaN取值范围为3μm～10μm。

3.如权利要求1所述的掩埋式电极的GaN紫外光电探测传感器的制备方法，其特征在于：该方法具体为首先在所述衬底部分上外延生长GaN层，即GaN外延层，然后对GaN外延层进行垂直刻蚀，形成交错齿状结构，最后进行掩膜蒸镀完成电极的制作。

4.如权利要求1所述的掩埋式电极的GaN紫外光电探测传感器的电流-电压转换及放大电路，其特征在于：电源A与电源B为3.7V。