[发明专利]基于杂化型等离子共振增强的红外探测器

权利要求书

1.基于杂化型等离子共振增强的红外探测器，其特征在于：所述的红外探测器为复合层式结构，由下而上依次为基底、底金属膜层、中间半导体层、顶层金属微纳米孔阵列层；其中底金属膜层和顶层金属微纳米孔阵列层通过导线连接，底金属膜层和中间半导体层上分别引出电极导线；

所述的底金属膜层、中间半导体层、顶层金属微纳米孔阵列层之间均以肖特基方式接触；

顶层金属微纳米孔阵列层用于激发局域等离子共振；

入射光穿过顶层金属微纳米孔阵列层的微纳米孔到达底金属膜层，在底金属膜层表面激发表面等离激元，顶层金属微纳米孔阵列层的局域等离子共振与底金属膜层产生的表面等离激元发生耦合而形成杂化型等离子共振，在此共振波长处产生光吸收。

2.根据权利要求1所述的基于杂化型等离子共振增强的红外探测器，其特征在于：所述顶层金属微纳米孔阵列层的厚度为20~40 nm，微纳米孔阵列为六方排布，相邻两孔的中心距离为500~4000 nm，孔径为相邻两孔中心距离的30%~90%。

3.根据权利要求2所述的基于杂化型等离子共振增强的红外探测器，其特征在于：所述中间半导体层的厚度为30~80 nm，底金属膜层的厚度为50~200 nm。

4.根据权利要求3所述的基于杂化型等离子共振增强的红外探测器，其特征在于：所述中间半导体层的材质选自：氧化钛TiO₂、氧化锌 ZnO、氧化钨WO₃、氧化锡SnO₂、氧化铟 In₂O₃、五氧化二钽Ta₂O₅中的一种。

5.一种基于杂化型等离子共振增强的红外探测器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a.在基底上蒸镀一层底金属膜层；

b.在上述金属薄膜表面沉积一层厚度均匀的中间半导体层；

c.将步骤b中得到的基底放入装满去离子水的容器中，在水面排满单层微纳米球；

d.将容器中的水缓慢排干，从而将水表面的单层微纳米球转移至中间半导体层表面；

e.将步骤d中得到的基底放入离子刻蚀系统中刻蚀，将微纳米球直径减小；

f.在单层微纳米球表面通过电子束蒸镀一层金属膜；

g.去除微纳米球，得到顶层金属微纳米孔阵列层/中间半导体层/底金属膜层结构；

h.在顶层金属微纳米孔阵列层、底金属膜层上引出电极导线并短接作为器件的一个端口，在中间半导体层引出电极导线作为器件的另一个端口；

所述的底金属膜层、中间半导体层、顶层金属微纳米孔阵列层之间以肖特基方式接触；顶层金属微纳米孔阵列层用于激发局域等离子共振；入射光穿过顶层金属微纳米孔阵列层的微纳米孔到达底金属膜层，在底金属膜层表面激发表面等离激元，顶层金属微纳米孔阵列层的局域等离子共振与底金属膜层产生的表面等离激元发生耦合而形成杂化型等离子共振，在此共振波长处产生光吸收。

6.根据权利要求5所述的基于杂化型等离子共振增强的红外探测器的制备方法，其特征在于: 所述的微纳米球为聚苯乙烯微纳米球。

7.根据权利要求6所述的基于杂化型等离子共振增强的红外探测器的制备方法，其特征在于: 底金属膜层和步骤f中的金属膜材质为金。

8.根据权利要求5~7之一所述的基于杂化型等离子共振增强的红外探测器的制备方法，其特征在于:步骤b中半导体层的生长方式为原子层沉积。