CN102231403B - 一种紫外光探测器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种紫外光探测器，包括：斜切基底；在斜切基底一面上生长La_xCa_1-xMnO₃薄膜；第一金属薄膜电极和第二金属薄膜电极，分别生长在La_xCa_1-xMnO₃薄膜的两端；第三金属薄膜电极，位于第一金属薄膜电极和第二金属薄膜电极之间，且生长在La_xCa_1-xMnO₃薄膜上；第一电极引线、第二电极引线和第三电极引线的各自输入端，分别连接于第一金属薄膜电极、第二金属薄膜电极和第三金属薄膜电极上；第一电极引线、第二电极引线和第三电极引线的各自输出端，分别连接于电压测试设备，其中，第一电极引线、第二电极引线的各自输出端连接于所述电压测试设备的负极，第三电极引线的各自输出端连接于电压测试设备的正极。

Description

一种紫外光探测器

技术领域

本发明涉及高温光探测器技术领域，特别是涉及一种可以运用在各个领域紫外光下稳定的具有新型电极结构的高温探测器，具体的讲是涉及了一种利用直接在斜切基底上生长的薄膜La_xCa_1-xMnO₃所制作的、在高温下稳定的快速响应紫外光探测器。

背景技术

在我国油田测井中，由于井下恶劣的环境诸如高温、高压、腐蚀，使得耐高温探测器制作的成本很高。目前，人们已经发明了适用于高温下的热释电的红外探测器，但是由于其材料自身的局限性，这种探测器很难在高温稳定地运行，响应时间多为毫秒级，再加上一般的探测器只能在温度范围不高的环境下进行测量而且光响应速度慢的缺陷，所以人们一直在探索一种能够在高温下稳定的快速响应紫外光探测器。

La_xCa_1-xMnO₃具有铁电、超导、介电、庞磁电阻、热释电、压电、声光、以及非线性光学等十分丰富的物理性质。长久以来，人们一直都在研究La_xCa_1-xMnO₃的基本性质和制作方法。如文献1：中国专利，专利申请号：200610001065.3，镧钙锰氧薄膜的制备方法；文献2：中国专利，专利申请号：200810117615.7，一种低场超大磁致电阻锰氧化物外延膜及其制备方法；文献3：中国专利，专利ZL200410074668.7，一种具有超快响应紫外到近红外的激光探测器件；文献4：Gloria Subías，Joaquín García，Javier Blasco et al。“Mnlocal structure effects in charge-ordered mixed-valence RE_1-xCa_xMnO₃(RE：La，Tb)perovskites：a review of the experimental situation。”JOURNAL OF PHYSICS：CONDENSED MATTER 14(2002)5017-5033，这篇文献中虽然将温度加热到了327度，但是仅仅研究了Mn-O和Mn-O-Mn键角对化合物自身电和磁性质的影响，迄今为止还没有发现把La_xCa_1-xMnO₃作为高温探测器的报道。

发明内容

有鉴于上述，为了克服当前高温探测器的制作成本高以及一般的探测器只能在温度范围不高的环境下进行测量而且光响应速度慢的缺陷，发明的目的在于提供一种紫外光探测器，该紫外光探测器是一种利用直接在斜切基底上生长的La_xCa_1-xMnO₃(x＝0-1)薄膜而制作的、在高温下稳定的具有新型电极结构的快速响应紫外光探测器。

所述的紫外光探测器包括：

斜切基底；

在所述斜切基底的一面上生长La_xCa_1-xMnO₃薄膜；

第一金属薄膜电极和第二金属薄膜电极，分别生长在所述La_xCa_1-xMnO₃薄膜的两端；

第三金属薄膜电极，位于所述第一金属薄膜电极和所述第二金属薄膜电极之间，且生长在所述La_xCa_1-xMnO₃薄膜上；

第一电极引线、第二电极引线和第三电极引线的各自输入端，分别连接于所述第一金属薄膜电极、所述第二金属薄膜电极和所述第三金属薄膜电极上；

所述第一电极引线、所述第二电极引线和所述第三电极引线的各自输出端，分别连接于电压测试设备，其中，所述第一电极引线、所述第二电极引线的各自输出端连接于所述电压测试设备的负极，所述第三电极引线的各自输出端连接于所述电压测试设备的正极。

所述第一电极引线、所述第二电极引线和所述第三电极引线的外部被陶瓷管所包裹。

所述第一金属薄膜电极、第二金属薄膜电极和所述第三金属薄膜电极为耐高温薄膜电极。

所述第一电极引线、所述第二电极引线和所述第三电极引线为耐高温电极引线。

所述第三电极被紫外脉冲激光照射。

所述斜切基底的材料包括：硅、氧化镁、铝酸镧、钛酸锶、铌酸锂、钛酸铅。

所述斜切基底的斜切角度为0°-45°。

所述斜切基底的另一面上蒸镀一层绝缘且导热的介质膜。

所述探测器置于温度为20摄氏度至700摄氏度的高温探测区域中。

本发明的有益效果在于，本发明提供的紫外光探测器的制作成本低。这种具有新型电极结构的紫外光探测器不需要任何辅助的电源和电子电路即可在光照下直接产生光电压信号，且能够在高温的环境下进行测量，随着温度从20摄氏度加热到700摄氏度，产生光电压信号十分稳定，光响应速度快。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的快速响应紫外光探测器结构图；

图2是本发明用La_xCa_1-xMnO₃薄膜制作的紫外光探测器在金属薄膜电极2和金属薄膜电极4的L值为0.1mm时，脉冲激光直接照射电极位置时所产生的快速光电信号的示意图；

图3是本发明用La_xCa_1-xMnO₃薄膜制作的紫外光探测器在金属薄膜电极2和金属薄膜4的L值为9mm时，脉冲激光直接照射电极位置时所产生的快速光电信号的示意图；

图4是本发明在L值为0.1mm和9mm，紫外光波长为248nm照射时，光生电压随温度变化的关系曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明的快速响应紫外光探测器结构图。紫外光探测器包括斜切基底，La_xCa_1-xMnO₃薄膜1生长在该斜切基底的一面上(如图中所示的La_xCa_1-xMnO₃薄膜1生长在斜切基底的上表面)，La_xCa_1-xMnO₃薄膜的两端各生长一层第一金属薄膜电极2和第二金属薄膜电极3。在距离第一金属薄膜电极2为L值的位置生长一层第三金属薄膜电极4；第一电极引线5、第二电极引线6以及第三电极引线7各自的一端(输入端)分别连接于第一金属薄膜电极2、第二金属薄膜电极3和第三金属薄膜电极4。第一电极引线5、第二电极引线6和第三电极引线7的另一端(输出端)分别连接电压测试设备8。其中第三电极引线7连接测试设备8的正极，第一电极引线5和第二电极引线6连接测试设备8的负极。

紫外脉冲激光从光照部位9处直接照射第三金属薄膜电极4，在斜切基底的另一面(斜切基底的下表面)蒸镀一层绝缘且导热的介质膜，从而保证探测器光吸收面的均匀性。探测器置于高温炉10之中。

优选的是，第一电极引线5、第二电极引线6和第三电极引线7的外部被陶瓷管所包裹。

优选的是，第一电极引线5、第二电极引线6和第三电极引线7为耐高温电极引线。

优选的是，第三金属薄膜电极4被紫外脉冲激光照射。

优选的是，斜切基底的材料包括但不限于：硅、氧化镁、铝酸镧、钛酸锶、铌酸锂、钛酸铅。所属领域的技术人员能够根据所掌握的技术知识，用其他类似材料做等同替换。

第一金属薄膜电极2、第二金属薄膜电极3和第三金属薄膜电极4为耐高薄膜电极。

斜切基底的斜切角度为0°-45°。

La_xCa_1-xMnO₃薄膜的厚度在0.1nm～1μm范围内。

上述技术方案中，假设样品长度为d，第一金属薄膜电极2和第三金属薄膜电极4之间的L值变化范围为0＜L＜d。

在上述的技术方案中，金属薄膜电极可利用标准的微电子加工设备和工艺(包括干刻和湿刻法)制备。

本发明提供的在高温下用光照射后直接产生光电压信号的紫外光探测器，具有的新型电极结构，这样使得该紫外光探测器不需要任何辅助的电源和电子电路即可具有快速响应；同时为了模拟高温环境，将探测器的测量温度在高温炉中从20摄氏度加热到700摄氏度。利用La_xCa_1-xMnO₃材料制作的快速响应紫外光探测器，同时还可以在高温下作为激光探测器探测激光的能量、功率和波形，在紫外波段下可响应纳秒脉宽的激光脉冲，随着温度从20摄氏度加热到700摄氏度，产生光电压信号十分稳定。

以下，以具体事例详细说明本发明的技术方案。

实施例1：

首先，利用脉冲激光制膜工艺，采用掩模法在10mm×10mm×0.1nm的La_xCa_1-xMnO₃薄膜两边和L等于0.1mm的位置上制备面积为10mm×0.5mm厚度均为1nm第一金属薄膜电极2、第二金属薄膜3和第三金属薄膜4；在具体实现上，上述3个金属薄膜电极可以是耐高温银膜电极，但本发明并不限于此。

将上述做成的样品，按照图1的结构制作，第一电极引线5、第二电极引线6以及第三电极引线7分别焊接在第一金属薄膜电极2、第二金属薄膜电极3和第三金属薄膜电极4上，第一电极引线5、第二电极引线6以及第三电极引线7的外面分别用耐高温陶瓷管进行包裹，它们各自的电极引线的输出端连接电压测试设备8，其中第三电极引线7连接测试设备8的正极，第一电极引线5和第二电极引线6连接测试设备8的负极。在斜切基底的另一面(斜切基底的下表面)蒸镀一层绝缘，导热的介质膜，从而保证探测器光吸收面的均匀性，10为高温炉(1置于高温炉10中)，高温探测区域的温度为20摄氏度至700摄氏度。

用248nm的紫外脉冲激光从光照部位9垂直照射La_xCa_1-xMnO₃薄膜的第三金属薄膜电极4，可产生快速响应的光生伏特信号(如图2所示)，并且温度从20度升高到700度时电压信号稳定(如图4所示)。

实施例2：

本实施例是利用磁控溅射制膜工艺，采用掩模法在10mm×10mm×1μm的La_xCa_1-xMnO₃薄膜两边和L等于9mm的位置上制备面积为10mm×0.1mm厚度为1μm第一金属薄膜电极2、第二金属薄膜电极3和第三金属薄膜电极4；其它与实施例1均相同，在此不再赘述。

用248nm的紫外激光垂直照射La_xCa_1-xMnO₃薄膜的第三金属薄膜电极4，可产生快速响应的光生伏特信号(如图3所示)，并且温度从20度升高到700度时电压信号稳定(如图4所示)。

综上，本发明的紫外光探测器结构简单，用紫外脉冲激光(例如：248nm、25mJ的紫外脉冲激光)直接照射在中间电极上，可产生快速响应的光生伏特信号，而且在直到700摄氏度的高温模拟环境中，电压能够稳定输出。

本发明的材料La_xCa_1-xMnO₃制备方法简单，所需的电极薄膜可以用化学气相沉积设备、脉冲激光沉积设备、溅射设备、其它的薄膜沉积设备制备。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种紫外光探测器，其特征在于，所述的紫外光探测器包括：

斜切基底；

在所述斜切基底的一面上生长La_xCa_1-xMnO₃薄膜，其中，0≤x≤1；

第一金属薄膜电极和第二金属薄膜电极，分别生长在所述La_xCa_1-xMnO₃薄膜的两端；

第三金属薄膜电极，位于所述第一金属薄膜电极和所述第二金属薄膜电极之间，且生长在所述La_xCa_1-xMnO₃薄膜上；

第一电极引线、第二电极引线和第三电极引线的各自输入端，分别连接于所述第一金属薄膜电极、所述第二金属薄膜电极和所述第三金属薄膜电极上；

所述第一电极引线、所述第二电极引线和所述第三电极引线的各自输出端，分别连接于电压测试设备，其中，所述第一电极引线、所述第二电极引线的各自输出端连接于所述电压测试设备的负极，所述第三电极引线的输出端连接于所述电压测试设备的正极；

所述第一金属薄膜电极、第二金属薄膜电极和所述第三金属薄膜电极为耐高温薄膜电极；

所述第一电极引线、所述第二电极引线和所述第三电极引线为耐高温电极引线；

所述斜切基底的材料包括：硅、氧化镁、铝酸镧、钛酸锶、铌酸锂、钛酸铅；

所述斜切基底的斜切角度为0°-45°；

所述斜切基底的另一面上蒸镀一层绝缘且导热的介质膜；

所述探测器置于温度为20摄氏度至700摄氏度的高温探测区域中。

2.如权利要求1所述的紫外光探测器，其特征在于，所述第一电极引线、所述第二电极引线和所述第三电极引线的外部被陶瓷管所包裹。

3.如权利要求1所述的紫外光探测器，其特征在于，所述第三电极被紫外脉冲激光照射。

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