[发明专利]一种铟镓砷红外探测器制备方法

说明书

本发明涉及一种铟镓砷红外探测器制备方法，为一种InP/InGaAs/InP类型的P‑I‑N结构红外探测器，用旋涂法制备一层掺杂稀土材料的下转换发光薄膜到铟镓砷红外探测器InP帽层上作为转换层，此转换层吸收400nm~600nm可见光，发射1μm近红外光。利用掺杂稀土元素的氯硫玻璃完成可见光到近红外光的转换，不影响铟镓砷红外探测器对短波红外的吸收，同时吸收400nm~600nm可见光，发射1μm左右的近红外光被铟镓砷红外探测器吸收，实现铟镓砷红外探测器可见光范围的扩展。具有结构简单，成本低的优点。当需要进行多波段探测时，扩展铟镓砷红外探测器探测范围到可见光这种方式优势非常明显、实用性很强。

技术领域

本发明涉及一种红外探测器制备方法，特别涉及一种可见范围扩展的铟镓砷红外探测器制备方法。

背景技术

在自然界中，温度高于绝对零度的任何物体，都会不断地向四周辐射红外谱线，物体发出的辐射，都要通过大气传输才能到达红外接收装置。由于大气中二氧化碳、水蒸气等气体对红外辐射会产生选择性吸收和微粒散射，使红外辐射发生不同程度的衰减。通常将大气窗口分为短波红外(1～3μm)、中波红外(3～6μm)、和长波红外(6～15μm)。

红外探测技术是利用目标与背景间的红外辐射差所形成的热点或图像获取目标及背景信息。根据探测目标波长的不同，所选用的探测器也不同，在短波红外探测领域，铟镓砷红外探测器因其具有常温工作特性以及铟镓砷材料生长的稳定性而倍受青睐。

下转换材料发光材料，是指能够在吸收一个高能光子的可见光后，发射两个或多个低能光子的材料。由于下转换发光可将一个高能光子转换为两个以上的可被利用的低能光子，在理论上量子效率可达到200％以上。在氯硫玻璃GeS₂–Ga₂S₃–CsCl中掺杂稀土元素Er，Yb能有效的将400nm～600nm可见光转换为1μm的近红外光。

随着现代应用的需要，对红外探测器的研究主要集中在以下几个方面：

1)充分利用大气窗口，探测光谱从近红外光谱扩展到长波红外光谱，甚至甚长波红外光谱；

2)实现对目标的非制冷探测；

3)从单元器件发展到多元、凝视型焦平面阵列，以及探测器读出电路实现单片集成；

4)由单波段发展到双波段甚至多波段的红外探测器。

因此，通过组合铟镓砷红外探测器与稀土掺杂GeS₂–Ga₂S₃–CsCl:Er,Yb下转换发光材料来扩展铟镓砷红外探测器探测范围到可见光是符合研究趋势的。

发明内容

本发明是针对目前铟镓砷红外探测器仅能探测单一波长的近红外波的问题，提出了一种铟镓砷红外探测器制备方法，该探测器中InP帽层上的下转换发光材料能够透过近红外波，不影响铟镓砷红外探测器对短波红外的吸收，同时吸收400nm～600nm可见光，发射1μm左右的近红外光被铟镓砷红外探测器吸收，能够实现铟镓砷红外探测器可见光范围的扩展。

本发明的技术方案为：一种铟镓砷红外探测器制备方法，为一种InP/InGaAs/InP类型的P-I-N结构红外探测器，用旋涂法制备一层掺杂稀土材料的下转换发光薄膜到铟镓砷红外探测器InP帽层上作为转换层，此转换层吸收400nm～600nm可见光，发射1μm近红外光。