[发明专利]电磁波检测器以及电磁波检测器阵列

说明书

电磁波检测器(100)包括：基板(5)，具有表面和背面；绝缘层(4)，设置于基板(5)的表面上，由稀土类氧化物构成；一对电极(2)，设置于绝缘层(4)之上，隔开间隔相对配置；以及二维材料层(1)，在绝缘层(4)之上以与一对电极(2)电连接的方式设置。稀土类氧化物包含由第1稀土类元素的氧化物构成的母材和在母材中被活化的、与第1稀土类元素不同的第2稀土类元素。

技术领域

本发明涉及电磁波检测器以及电磁波检测器阵列，特别涉及在光检测层中使用二维材料、在绝缘层中使用稀土类的电磁波检测器以及电磁波检测器阵列。

背景技术

作为在下一代的电磁波检测器中使用的电磁波检测层的材料，二维材料得到瞩目。例如，石墨烯由于带隙是零或者极其小，所以能够比以往的电磁波检测器扩大可检测的电磁波的波长域。例如，提出在基板上设置栅极氧化膜、在其之上沉积石墨烯的沟道层、在沟道层的两端形成有源极以及漏极的电磁波检测器(参照例如专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2013-502735号公报

发明内容

然而，在由石墨烯单体形成电磁波检测器的电磁波检测层的情况下，在石墨烯中电磁波的吸收率非常低到几％，所以存在即使可检测的电磁波的波长域扩大，但检测灵敏度变低这样的问题。

因此，本发明的目的在于得到一种能够以高灵敏度检测电磁波的电磁波检测器。

本发明的一个方式提供电磁波检测器，其特征在于，包括：基板，具有表面和背面；绝缘层，设置于基板的表面上，由稀土类氧化物构成；一对电极，设置于绝缘层之上，隔开间隔相对配置；以及二维材料层，在绝缘层之上以与一对电极电连接的方式设置，稀土类氧化物包含由第1稀土类元素的氧化物构成的母材和在母材中被活化的、与第1稀土类元素不同的第2稀土类元素。

在本发明中，通过在绝缘层的稀土类氧化物中活化稀土类元素，通过电磁波的入射在绝缘层内产生内部电场，对二维材料层施加电压。在二维材料层内，电子的迁移率大，针对轻微的电压变化也产生大的电流变化，所以能够灵敏度良好地检测电磁波。

另外，通过本发明，通过变更在绝缘层的稀土类氧化物中被活化的稀土类元素，能够调整选择波长以及灵敏度，能够以高灵敏度检测电磁波。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的电磁波检测器的顶视图。

图2是在II-II方向观察图1的电磁波检测器的剖面图。

图3是示出构成本发明的实施方式1所涉及的电磁波检测器的绝缘层的稀土类氧化物的结晶构造的示意图。

图4是示出关于镨活化氧化钇(Y₂O₃：Pr)的电子的能量能级的示意图。

图5是用于具体地说明光栅效应的图。

图6是示出本发明的实施方式1所涉及的电磁波检测器的变形例的剖面图。

图7是示出本发明的实施方式1所涉及的电磁波检测器的其他变形例的剖面图。

图8是本发明的实施方式2所涉及的电磁波检测器的剖面图。

图9是本发明的实施方式3所涉及的电磁波检测器的剖面图。

图10是示出构成本发明的实施方式3所涉及的电磁波检测器的绝缘层的稀土类氧化物的结晶构造的示意图。

图11是示出关于镱、铥活化氧化钇(Y₂O₃：Tm、Yb)的电子的能量能级的示意图。

图12是本发明的实施方式4所涉及的电磁波检测器的剖面图。