[发明专利]一种近红外光的四象限探测器及其制备方法

说明书

本发明适用于光电探测技术领域，提供了一种近红外光的四象限探测器及其制备方法，近红外光的四象限探测器包括：衬底；四个探测单元，四个探测单元呈中心对称设置在衬底的正面上，探测单元包括依次层叠设置的金属反射层、绝缘介质层、复合结构层，复合结构层包括石墨烯层和银微结构；探测单元还包括输出电极，输出电极设置在石墨烯层上；通过银微结构吸收入射光响应生成光生载流子，并利用石墨烯优良的导电性能传输光生载流子，减小了载流子传输到电极的渡越时间，提高载流子的收集效率，从而实现增大输出信号光电流的目的，进而解决了近红外光的光电响应弱所导致探测器输出光电流信号小的问题。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种近红外光的四象限探测器及其制备方法。

背景技术

象限探测器是一种阵列光敏元的定位光电器件，光敏元间有狭小的沟道隔离，光敏元常用PN结或者PIN结实现。四象限探测器由四个性能完全相同的光敏阵元按照直角坐标系排布，反向偏置的四个光敏阵元等效于四个光电二级管。当入射光照射到光敏元件上时，从四个光敏区分别输出光电流信号。利用输出光电流信号间的关系，可以确定光斑在光敏元上的位置，从而实现光斑定位。象限探测器实际中常用于激光制导、激光准直和对准、光电追踪等。然而，现有的象限探测器的响应波段主要集中在可见光区，对近红外光的光电响应较弱，输出光电流信号较小，对后续处理电路提出了较高的要求。

发明内容

本发明提供一种近红外光的四象限探测器及其制备方法，以解决近红外光的光电响应弱所导致探测器输出光电流信号小的问题。

本发明提供的近红外光的四象限探测器，所述四象限探测器用于探测入射光，包括：

衬底，具有相对设置的正面和背面；

四个探测单元，四个所述探测单元呈中心对称设置在所述衬底的正面上，所述探测单元包括依次层叠设置的金属反射层、绝缘介质层、石墨烯层，所述探测单元还包括银微结构和输出电极，若干个所述银微结构设置在所述石墨烯层上，输出电极设置在所述石墨烯层上；

在每个所述探测单元中，所述入射光入射到所述金属反射层上，形成反射光；所述入射光包括近红外光；所述银微结构吸收所述入射光和所述反射光，并响应生成光生载流子；所述光生载流子经所述石墨烯层横向传输后，再传输到所述输出电极；所述输出电极接收所述光生载流子并输出光电流信号，完成所述入射光的探测。

可选地，所述四个探测单元通过垂直交叉的两条阻隔沟道隔开。

可选地，若干个所述银微结构阵列设置在所述石墨烯层。

可选地，所述银微结构包括L型银微结构，在平行于所述衬底的正面的平面内，所述L型银微结构呈L型。

可选地，在平行于所述衬底的正面的平面内，所述L型银微结构沿第一方向的长度和沿第二方向的长度均为150nm-350nm，所述L型银微结构的宽度为38nm-62nm，所述第一方向垂直于所述第二方向；沿着第三方向，所述L型银微结构的厚度为35nm-65nm，所述第三方向分别垂直于所述第一方向和所述第二方向。

可选地，所述垂直交叉的两条阻隔沟道中的一条沟道沿着第一方向设置，所述垂直交叉的两条阻隔沟道中的另一条沿着第二方向设置，在平行于所述衬底的正面的平面内，所述L型银微结构沿第一方向的长度和沿第二方向的长度相等。

可选地，所述金属反射层的材料包括金或银。

基于相同的构思，本发明还提供了一种近红外光的四象限探测器的制备方法，包括：

提供衬底，所述衬底具有相对设置的正面和背面；

在所述衬底的正面上形成掩膜层，刻蚀所述掩膜层，所述掩膜层的残留部分构成呈十字形的掩膜结构，所述掩膜结构将所述衬底的正面划分为呈中心对称的四个象限区；