具有识别入射光的波段信息的偏振光电探测器及制作方法

本发明涉及偏振光电探测器，尤其涉及一种具有识别入射光的波段信息的偏振光电探测器及制作方法。

背景技术：

1、在偏振光电探测器领域，多光谱光电探测器是一种能够探测多个波段信息内入射光信息的器件，如紫外光、可见光、近红外或远红外等波段信息。

2、然而多光谱光电探测器体积大，制作工艺复杂。电子器件逐步朝向体积小型化、工艺高集成化、性能多样化发展。由于低维半导体材料沿着不同的原子排布方向对光的吸收会产生差异，低维半导体材料对不同波段范围的偏振光的吸收强度翻转。因此基于低维半导体材料本身原子排布所带来的各向异性，能够识别光的波段信息，应用于偏振光电探测器。

技术实现思路

1、针对于现有的技术问题，本发明提供一种具有识别入射光的波段信息的偏振光电探测器及制作方法，用于至少部分解决以上技术问题，有源光吸收层吸收入射光并输出各向异性的偏振光电流，对入射光的波段信息进行识别分类，制造工艺简单，使用便捷。

2、为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明实施例提供了一种具有识别入射光的波段信息的偏振光电探测器，包括：基底；有源光吸收层，设置于所述基底上方，所述有源光吸收层的材料为低维半导体材料，以对不同波段范围的偏振光的吸收强度翻转；两个电极，设置于所述有源光吸收层的两端，并与所述有源光吸收层形成欧姆接触，两个所述电极被构造为外接测量仪器，以测量偏振光电流；以及光学元件，被构造为将入射光调制为线偏振光，且周期性地改变所述线偏振光与所述有源光吸收层的低维半导体材料的特定晶向之间的偏振角度，使得所述有源光吸收层吸收所述线偏振光产生与所述偏振角度关联的偏振光电流，以识别所述入射光的波段信息。

3、根据本发明的实施例，所述光学元件包括：起偏器，被构造为将所述入射光调制为所述线偏振光；以及半波片，被构造为在外力驱动下将所述偏振角度由0度匀速地调整至360度。

4、根据本发明的实施例，所述测量仪器包括测量仪源表，被构造为测量偏振光电流，以分析所述偏振光电流的最大值和最小值所对应的所述偏振角度，识别所述对应入射光的波段信息。

5、根据本发明的实施例，所述有源光吸收层包括厚度均一的低维半导体纳米片。

6、根据本发明的实施例，所述电极的材料为金属材料，以与所述有源光吸收层的功函数相匹配形成欧姆接触。

7、根据本发明的实施例，所述有源光吸收层和所述电极上设置有封装层，以将所述有源光吸收层和所述电极封装。

8、根据本发明的实施例，所述封装层为宽带隙半导体，所述封装层的光吸收波段范围非所述有源光吸收层的光吸收波段范围。

9、根据本发明的实施例，所述入射光的波段范围为紫外到近红外光区。

10、本发明实施例还提供一种具有识别入射光的波段信息的偏振光电探测器的制作方法，包括：通过化学气相沉积生长有源光吸收层；将所述有源光吸收层转移至基底上；通过电子束曝光法或光刻法在所述有源光吸收层的两端刻画电极图形；以及在所述电极图形通过热蒸发法或电子束蒸发法形成电极。

11、根据本发明的实施例，偏振光电探测器的制作方法还包括：在所述有源光吸收层和所述电极上构筑封装层。

12、根据本发明提供的具有识别入射光的波段信息的偏振光电探测器，使用时，光学元件将入射光调制为线偏振光，并周期性地改变线偏振光与有源光吸收层的晶轴的偏振角度，有源光吸收层吸收线偏振光，由于低维半导体材料的有源光吸收层本身存在的原子排布呈现各向异性的特点，因此在不同偏振角度下有源光吸收层输出的偏振光电流会发生翻转，电极外接测量仪器，测量不同偏振角度下有源光吸收层输出的偏振光电流值，分析入射光对应的各向异性偏振光电流值与偏振角度之间的关系，从而对入射光的波段信息进行识别分类，制造工艺简单，提高了使用的便捷性。

技术特征：

1.一种具有识别入射光的波段信息的偏振光电探测器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的偏振光电探测器，其特征在于，所述光学元件(5)包括：

3.根据权利要求1所述的偏振光电探测器，其特征在于，所述测量仪器包括测量仪源表，被构造为测量偏振光电流，以分析所述偏振光电流的最大值和最小值所对应的所述偏振角度，识别所述对应入射光的波段信息。

4.根据权利要求1所述的偏振光电探测器，其特征在于，所述有源光吸收层(2)包括厚度均一的低维半导体纳米片。

5.根据权利要求1所述的偏振光电探测器，其特征在于，所述电极(3)的材料为金属材料，以与所述有源光吸收层(2)的功函数相匹配形成欧姆接触。

6.根据权利要求1所述的偏振光电探测器，其特征在于，所述有源光吸收层(2)和所述电极(3)上设置有封装层(4)，以将所述有源光吸收层(2)和所述电极(3)封装。

7.根据权利要求6所述的偏振光电探测器，其特征在于，所述封装层(4)为宽带隙半导体，所述封装层(4)的光吸收波段范围非所述有源光吸收层(2)的光吸收波段范围。

8.根据权利要求1所述的偏振光电探测器，其特征在于，所述入射光的波段范围为紫外到近红外光区。

9.一种根据权利要求1-8中任一所述的偏振光电探测器的制作方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的偏振光电探测器的制作方法，其特征在于，还包括：在所述有源光吸收层和所述电极(3)上构筑封装层(4)。

技术总结
本发明公开了具有识别入射光的波段信息的偏振光电探测器及制作方法，包括：基底；有源光吸收层，设置于基底上方，有源光吸收层的材料为低维半导体材料，以对不同波段范围的偏振光的吸收强度翻转；两个电极，设置于有源光吸收层的两端，并与有源光吸收层形成欧姆接触，两个电极被构造为外接测量仪器，以测量偏振光电流；以及光学元件，被构造为将入射光调制为线偏振光，且周期性地改变线偏振光与有源光吸收层的低维半导体材料的特定晶向之间的偏振角度，使得有源光吸收层吸收线偏振光产生与所述偏振角度关联的偏振光电流，以识别入射光的波段信息。

技术研发人员：魏钟鸣,于雅俐
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15