[发明专利]一种基于量子点的紫外探测器及制作方法

说明书

本发明公开了一种基于量子点的紫外探测器及制作方法，紫外探测器结构包括封装外壳、石英平凹透镜、短通膜、量子点膜、光电二极管，其中封装外壳置于光电二极管上，石英平凹透镜放置于封装外壳的通光孔中，短通膜沉积在石英平凹透镜的凹面，量子点膜涂覆在短通膜上。本发明提供的基于量子点的紫外探测器，通过短通膜实现对可见光的截断，利用量子点的荧光下转换特性可以实现由紫外光向可见光的转换，进而实现紫外光的探测，具有成本低、响应度高、暗电流低的特点。

技术领域

本发明涉及一种基于量子点的紫外探测器及制作方法，属于光电探测技术领域。

背景技术

光电探测器是指在光辐射作用下将非传导电荷变为传导电荷的一类器件，可见光的探测技术已经非常成熟了，但是对于频率高、单光子能量大的紫外光来说，更容易被吸收，很难被直接探测到。

常见的紫外探测器可以分为光电导型、肖特基型、金属-半导体-金属(MSM)型、金属-绝缘-半导体(MIS)型、PN型、PIN型等。

光电导型探测器中两个电极与半导体薄膜形成欧姆接触，在入射光照射下半导体薄膜的电导率发射变化，器件的探测性能主要依赖于半导体的光敏电阻特性，具有响应度高、响应速度慢、信噪比差的特点。肖特基型光电探测器基于电极和半导体材料界面处肖特基势垒，是一种肖特基二极管，具有响应速度快、暗电流较低、光响应增益较低的特点。

MSM型结构是在肖特基结型探测器基础上改善而来的，是由两个背对背的金属－半导体接触构成的。MSM结构光电探测器通常具有非常快的响应度，灵敏度较高。此外，对称电极结构可以很好地减小肖特基结地寄生结电容，也可以通过改变叉指地结构参数包括电极宽度、间距和长度等来改变器件的光相应性能，使器件获得较大的光响应增益。

PN结型光电二极管与肖特基型不同的是，PN结型是少数载流子传输占主导的少子型器件，由于少子本身浓度低，光生载流子对少子的浓度的改变往往是量级上的，因此PN结探测器通常具有较高的探测灵敏度，信噪比也高。但由于少子器件内电荷存储效应的存在，PN结光电二极管的高频响应特性很差。

PIN光电探测器是在PN结型结构上延生出来的，是通过在p型和n型半导体之间插入绝缘层i制备而成的。PIN型结构增大了耗尽区宽度，i层的存在使光生载流子迅速被强电场扫描到两侧电极，增加了光生电子的收集效率，比PN结型具有更高的灵敏度异和光响应度。

综上所述，不同结构的光电探测器表现出较大的性能差异，根据所需的探测性能和应用环境来选择器件结构。

利用荧光材料将不易被直接探测到的紫外光转换成可见光，以实现紫外光的探测的研究已有半个世纪之久。现被科研证实可用的荧光材料有水杨酸钠、四苯基—丁二烯等，但这些有机材料稳定性差、易升华，还需在其表面镀一层保护膜，会降低探测器的感光效果。量子点属于纳米荧光材料的一种，其在紫外探测的应用研究相对较少，但是基于量子点的荧光下转换特性，量子点膜在太阳能电池中的应用是近年来纳米材料领域的一大热点。此外常用的紫外探测器基于禁带宽度大的半导体材料，如SiC材料、GaN材料、AlGaN材料、ZnO材料与金刚石材料。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提出一种基于量子点的紫外探测器及制作方法，通过量子点的荧光下转换特性将紫外光转换成可见光，结合短通膜对于可见光部分的截断，达到探测紫外光的目的，具有成本低，响应度高、暗电流低的特点。

技术方案：为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于量子点的紫外探测器，紫外探测器包括封装外壳、石英平凹透镜、短通膜、量子点膜、光电二极管，其中封装外壳置于光电二极管上，石英平凹透镜放置于封装外壳的通光孔中，短通膜均匀沉积在石英平凹透镜的凹面，量子点膜均匀涂覆在短通膜上。

进一步的，所述短通膜为高折射率材料和低折射率材料交替镀制的多层膜结构。