一种纳米手性结构、圆偏振光电探测器及其制备方法

本发明涉及光电探测，特别是一种纳米手性结构、圆偏振光电探测器及其制备方法。

背景技术：

1、圆偏振光是一种比较常见的光偏振状态，在光通信、生物医学研究、环境监测和图像传感等领域有着广泛的应用。目前，关于圆偏振光的探测主要分为利用手性等离激元热电子、手性杂化钙钛矿和手性有机化学材料。基于等离激元热电子的圆偏振光探测器普遍有响应度较低的情况，基于手性杂化钙钛矿和手性有机化学材料的圆偏振光探测器普遍有稳定性较差的缺陷并且基于手性杂化钙钛矿和手性有机化学材料的圆偏振光探测器的响应波段大都是在可见光波段而且有效的波段较窄。

2、因此，现提出一种具有较高响应度，稳定性较好的，宽波段的，能够较好地区分左旋和右旋圆偏振光的近、中红外圆偏振光电探测器。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明第一个目的是提供一种纳米手性结构，其能够实现对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光较强的响应差异，从而实现较好地区分左旋和右旋圆偏振光。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种纳米手性结构，其包括，第一弧形段，在其厚度方向上的投影形状为圆弧形；过渡段，其形状具有纳米尖峰；第二弧形段，在其厚度方向上的投影形状为圆弧形，且其与所述第一弧形段开口相反；所述过渡段用于连接所述第一弧形段与所述第二弧形段。

4、作为本发明所述纳米手性结构的一种优选方案，其中：所述第一弧形段与所述第二弧形段关于所述过渡段中心对称。

5、作为本发明所述纳米手性结构的一种优选方案，其中：在所述第一弧形段以及所述第二弧形段的端部均设置有连接段，所述纳米手性结构之间通过所述连接段连接。

6、作为本发明所述纳米手性结构的一种优选方案，其中：所述第一弧形段和/第二弧形段各自的外圆与内圆同心。

7、本发明的第二个目的是提供一种圆偏振光电探测器，其能够解决只基于等离激元激发的探测器响应度低以及采用有机材料和钙钛矿材料的探测器稳定性较差的问题。

8、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种圆偏振光电探测器，其包括衬底；光栅阵列，其设置于所述衬底的上方；光敏层，其包覆于所述光栅阵列的外部；介质层，其设置于所述光敏层的上方，且将所述光敏层包覆；导电层，其设置于所述介质层的上方；所述光栅阵列由所述纳米手性结构组成。

9、作为本发明所述圆偏振光电探测器的一种优选方案，其中：所述光敏层的材料为砷化铟，且其厚度大于所述光栅阵列的厚度。

10、作为本发明所述圆偏振光电探测器的一种优选方案，其中：在所述光栅阵列的一端还设置有电极，在所述电极与所述导电层之间连接有负载。

11、本发明的第三个目的是提供一种圆偏振光电探测器的制备方法，其用于制备所述的圆偏振光电探测器，方法包括提供衬底；于所述衬底上形成光栅阵列；于所述光栅阵列外部形成光敏层；于所述光敏层的上方形成介质层；于所述介质层的上方形成导电层。

12、作为本发明所述圆偏振光电探测器的制备方法的一种优选方案，其中：所述光敏层的形成方法包括所述光敏层将光栅阵列的缝隙填满，并将其完全包覆。

13、作为本发明所述圆偏振光电探测器的制备方法的一种优选方案，其中：所述光栅阵列的材料为银，所述光敏层的材料为砷化铟。

14、本发明有益效果为：通过圆偏振光激发纳米手性结构阵列与半导体交界处的等离激元的强弱不同，实现对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光较强的响应差异，从而实现较好地区分左旋和右旋圆偏振光；此外，我通过等离激元共振增加了覆盖在手性银纳米线上的光敏层半导体的吸收，进而增加了响应度，规避了采用等离激元热电子的响应度低以及采用有机材料和钙钛矿材料稳定性较差的缺陷。

技术特征：

1.一种纳米手性结构（s），其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的纳米手性结构（s），其特征在于：所述第一弧形段（100）与所述第二弧形段（300）关于所述过渡段（200）中心对称。

3.如权利要求1或2所述的纳米手性结构（s），其特征在于：在所述第一弧形段（100）以及所述第二弧形段（300）的端部均设置有连接段（400），所述纳米手性结构（s）之间通过所述连接段（400）连接。

4.如权利要求1所述的纳米手性结构（s），其特征在于：所述第一弧形段（100）和/第二弧形段（300）各自的外圆与内圆同心。

5.一种圆偏振光电探测器，其特征在于：包括，

6.如权利要求5所述的圆偏振光电探测器，其特征在于：所述光敏层（700）的材料为砷化铟，且其厚度大于所述光栅阵列（600）的厚度。

7.如权利要求5或6所述的圆偏振光电探测器，其特征在于：在所述光栅阵列（600）的一端还设置有电极（601），在所述电极（601）与所述导电层（900）之间连接有负载。

8.一种圆偏振光电探测器的制备方法，其特征在于：适用于制造如权利要求5~7任一所述的圆偏振光电探测器，所述制备方法包括，

9.如权利要求8所述的圆偏振光电探测器的制备方法，其特征在于：所述光敏层（700）的形成方法包括所述光敏层（700）将光栅阵列（600）的缝隙填满，并将其完全包覆。

10.如权利要求8或9所述的圆偏振光电探测器的制备方法，其特征在于：所述光栅阵列（600）的材料为银，所述光敏层（700）的材料为砷化铟。

技术总结
本发明公开了一种纳米手性结构、圆偏振光电探测器及其制备方法，涉及光电探测领域，纳米手性结构包括第一弧形段，在其厚度方向上的投影形状为圆弧形；过渡段，其形状具有纳米尖峰；第二弧形段，在其厚度方向上的投影形状为圆弧形，且其与所述第一弧形段开口相反。圆偏振光电探测器包括依次堆叠的衬底、光栅阵列、光敏层、介质层以及导电层，其中光栅阵列由所述的纳米手性结构组成。本发明通过圆偏振光激发纳米手性结构阵列与半导体交界处的等离激元的强弱不同，实现对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光较强的响应差异，从而实现较好地区分左旋和右旋圆偏振光；规避了采用等离激元热电子的响应度低以及采用有机材料和钙钛矿材料稳定性较差的缺陷。

技术研发人员：陈承昊,曹国洋,杭天奕,郝翊宁,陈一净,杨阵海,李孝峰
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24