[发明专利]混合维度范德华异质结室温双色红外探测器及制备方法

说明书

本发明公开了一种混合维度范德华异质结室温双色红外探测器及制备方法。器件的制备步骤是利用一定比例的氢氟酸和氟化铵制备的缓冲氧化物刻蚀液刻蚀双面抛光的Si/SiO₂，形成Si窗口。利用聚碳酸亚丙酯薄膜无损转移的二维范德华材料异质结至Si窗口形成PNP(NPN)异质结构。利用光电三极管能带结构实现双波段红外信号探测，同时利用Si材料高吸光率作为近红外光敏材料和长波通滤波片来降低串扰，提升器件双波段红外响应。本发明的特点是将三维薄膜材料与二维范德华材料相结合，实现近红外/中红外室温探测，制作成本低、工艺简单易制备、探测率高、工作温度高。

技术领域

本发明涉及一种混合维度范德华异质结室温双色红外探测器，实现近红外/中红外双波段红外信号探测。同时利用Si材料高吸光率作为近红外光敏材料和长波通滤波片来降低串扰，提升器件双波段红外响应。具体是指利用二维范德华材料与Si形成异质结，实现双波段红外信号同时探测。从而大大提高红外探测器对于红外热源温度分辨能力的敏感性，提高器件的响应度和响应速度，降低信号串扰。

背景技术

未来战争是以信息为主导、网络为中心、体系为支撑的智能化战争，将表现为“智能化、高速化、无人化”等特征。随着信息化对抗程度的加剧，传统单波段红外探测手段已逐渐无法适应现代化战争的需求，如舰艇及飞机中使用的抗反射涂层、导弹的红外诱饵等复杂场景对红外探测提出了更高的要求，因此需要发展具有多谱段、自适应、智能化的成像探测系统，提升对目标的自主探测识别能力。此外，在信息化战争中，人员的损耗将逐渐演变为军事装备的损耗，因此低成本的小型化设备是未来军事装备的另一大发展趋势。这要求了未来红外光电成像装备具有①多色探测与智能识别：能够根据任务需求、环境/目标特性，对大量、复杂的光信息进行筛选与提取(自适应选择)，克服目标背景、诱饵的干扰、提升对伪装/隐身目标的反侦察能力，实现自主目标识别与攻击选择等任务；②低成本、小型化：提高器件工作温度，摆脱笨重的制冷系统，降低探测组件成本、体积与功耗。

传统的目标探测、识别主要通过探测目标的强度图像方式实现，且光谱谱段单一，系统的灵敏度和虚警率受气象环境影响较大，不能实现全天候工作；当目标存在伪装或者遮挡物时，系统的探测识别能力将进一步降低。除了提高光电探测系统灵敏度、分辨率等基本性能指标外，还需要发展多维光信息探测能力，例如频率(谱段)、偏振、相位(时间)等信息，全面提升装备的技战术指标。双色/多色探测技术能够将多个波段的光谱信息在同一个像素上进行探测，结合集成的先进信号处理电路和融合算法，利用物质间特征光谱的差异性，实现对目标的有效识别及其智能化功能的大幅优化。例如，导弹表面与尾焰的温度相差很大，双色探测器可以同时锁定导弹表面以及导弹尾焰，排除干扰物体。因此在目标辨认、信号识别及抗干扰方面性能远远优于单色探测器。从技术发展趋势来看，双色/多色成像探测技术是未来智能化集成信息领域的重点发展方向之一。