一种窄带手性光电探测器及其制备方法

专利2026-08-15  11


本发明涉及光电探测,具体涉及一种窄带手性光电探测器及其制备方法。


背景技术:

1、传统的窄带手性光电探测器通常利用1/4玻片、滤色片等复杂光学元件来实现光电探测,这种探测器的制造成本较高,体积较大,难以实现器件小型化及片上集成。基于手性材料的偏振敏感光电探测器依靠手性材料的吸收、内部滤波等机制在生物医学、光学成像和传感、光谱仪和大容量光通信等领域的应用得到发展。

2、然而,现有的手性光电探测器只能实现较宽波长范围的响应,并且手性较低。因此,目前亟需研发出一种能够实现高cd、窄线宽、波长范围可调的窄带手性光电探测器。


技术实现思路

1、基于现有技术存在的缺陷,本发明的目的在于提供了一种窄带手性光电探测器及其制备方法。

2、为了达到上述目的,本发明采取的技术方案为:

3、第一方面,本发明提供的一种窄带手性光电探测器,包括基底、导电层、隔离层、二氧化锡层,第一电极、第二电极及钙钛矿层,所述基底、导电层、隔离层及二氧化锡层依次设置,所述第一电极及第二电极均设置于所述二氧化锡层背离所述隔离层的一面,所述钙钛矿层分布有若干呈周期性阵列排布的通孔单元,所述通孔单元包括两个第一通孔及两个第二通孔,所述第一通孔沿所述探测器的厚度方向延伸并贯穿所述钙钛矿层,所述第二通孔沿所述探测器的厚度方向延伸并贯穿所述钙钛矿层,两个第一通孔相互平行,两个第二通孔相互平行,所述第一通孔和所述第二通孔相互垂直。

4、作为本发明的优选实施方式,所述第一通孔的长度方向与所述探测器的宽度方向之间的夹角为5-35°。

5、作为本发明的优选实施方式,所述第一通孔的长度为280-300nm,所述第一通孔的宽度为120-140nm。

6、作为本发明的优选实施方式,所述通孔单元在探测器的宽度方向上的固定周期为650-730nm,所述通孔单元在探测器的长度方向上的固定周期为650-730nm。

7、作为本发明的优选实施方式,所述二氧化锡层的厚度为5-20nm。

8、作为本发明的优选实施方式,所述隔离层为二氧化硅层,所述隔离层的厚度为15-200nm。

9、作为本发明的优选实施方式,所述第一电极和第二电极为相同或不同的金属材料,所述金属材料包括金、银、铜、钛、铝和铂中的至少一种。

10、作为本发明的优选实施方式,所述钙钛矿层的背离所述二氧化锡层的一面与二氧化锡层之间的间距为180-300nm。

11、作为本发明的优选实施方式,所述钙钛矿层背离所述二氧化锡层的一面设置有光刻胶层,所述第一通孔和第二通孔分别贯穿所述光刻胶层。

12、第二方面,本发明提供的一种如第一方面所述窄带手性光电探测器的制备方法,包括如下步骤:

13、s1、在带有导电层的基底上沉积隔离材料,形成隔离层;

14、s2、将含有二氧化锡的分散液旋涂于所述隔离层背离所述导电层的一面,经固化干燥形成二氧化锡层;

15、s3、在二氧化锡层背离所述隔离层的一面蒸镀金属材料,形成第一电极和第二电极;

16、s4、将钙钛矿前驱液旋涂于第一电极、第二电极及二氧化锡层上,经固化干燥得到钙钛矿层;

17、s5、将光刻胶旋涂于钙钛矿层背离所述二氧化锡层的一面,然后曝光、显影,形成光刻胶层;

18、s6、对钙钛矿层进行刻蚀,形成若干呈周期性阵列排布的通孔单元。

19、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

20、(1)本发明将钙钛矿材料与超表面结构设计相结合,直接在钙钛矿层设置若干呈周期性阵列排布的通孔单元,形成钙钛矿超表面,极大提高了器件的集成度,同时可以通过对超表面的加工,实现不同范围的可调偏振响应;相比与传统手性纳米颗粒光电探测器,本发明提供的光电探测器可调性更强,成本更低;

21、(2)本发明提供的光电探测器的尺寸在百纳米级别,更加有利于集成光学中的应用。

22、(3)相比于传统手性钙钛矿制备的偏振敏感光电探测器,本发明提供的光电探测器能够应用连续域中束缚态原理,对不同偏振光的局域作用增强,实现了高cd的吸收光谱响应。



技术特征:

1.一种窄带手性光电探测器,其特征在于,包括基底、导电层、隔离层、二氧化锡层,第一电极、第二电极及钙钛矿层,所述基底、导电层、隔离层及二氧化锡层依次设置,所述第一电极及第二电极均设置于所述二氧化锡层背离所述隔离层的一面,所述钙钛矿层分布有若干呈周期性阵列排布的通孔单元,所述通孔单元包括两个第一通孔及两个第二通孔,所述第一通孔沿所述探测器的厚度方向延伸并贯穿所述钙钛矿层,所述第二通孔沿所述探测器的厚度方向延伸并贯穿所述钙钛矿层,两个第一通孔相互平行,两个第二通孔相互平行,所述第一通孔和所述第二通孔相互垂直。

2.如权利要求1所述窄带手性光电探测器,其特征在于,所述第一通孔的长度方向与所述探测器的宽度方向之间的夹角为5-35°。

3.如权利要求1所述窄带手性光电探测器,其特征在于,所述第一通孔的长度为280-300nm,所述第一通孔的宽度为120-140nm。

4.如权利要求1所述窄带手性光电探测器,其特征在于,所述通孔单元在探测器的宽度方向上的固定周期为650-730nm,所述通孔单元在探测器的长度方向上的固定周期为650-730nm。

5.如权利要求1所述窄带手性光电探测器,其特征在于,所述二氧化锡层的厚度为5-20nm。

6.如权利要求1所述窄带手性光电探测器,其特征在于,所述隔离层为二氧化硅层,所述隔离层的厚度为15-200nm。

7.如权利要求1所述窄带手性光电探测器,其特征在于,所述第一电极和第二电极为相同或不同的金属材料,所述金属材料包括金、银、铜、钛、铝和铂中的至少一种。

8.如权利要求1所述窄带手性光电探测器,其特征在于,所述钙钛矿层的背离所述二氧化锡层的一面与二氧化锡层之间的间距为180-300nm。

9.如权利要求1所述窄带手性光电探测器,其特征在于,所述钙钛矿层背离所述二氧化锡层的一面设置有光刻胶层,所述第一通孔和第二通孔分别贯穿所述光刻胶层。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述窄带手性光电探测器的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:


技术总结
本发明公开了一种窄带手性光电探测器及其制备方法,属于光电探测技术领域。所述窄带手性光电探测器包括基底、导电层、隔离层、二氧化锡层,第一电极、第二电极及钙钛矿层,所述第一电极及第二电极均设置于所述二氧化锡层背离所述隔离层的一面。本发明将钙钛矿材料与超表面结构设计相结合,直接在钙钛矿层设置若干呈周期性阵列排布的通孔单元,形成钙钛矿超表面,极大提高了器件的集成度,同时可以通过对超表面的加工,实现不同范围的可调偏振响应;本发明提供的光电探测器可调性强,成本低,尺寸在百纳米级别,有利于集成光学中的应用,对不同偏振光的局域作用强,能够实现高CD的吸收光谱响应。

技术研发人员:肖淑敏,蒋雄,宋清海,邓画春,欧阳旭,叶佐东
受保护的技术使用者:哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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