CN108878460B - 一种光热探测器的制备方法 - Google Patents
一种光热探测器的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108878460B CN108878460B CN201810772703.4A CN201810772703A CN108878460B CN 108878460 B CN108878460 B CN 108878460B CN 201810772703 A CN201810772703 A CN 201810772703A CN 108878460 B CN108878460 B CN 108878460B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pyroelectric
- layer
- photo
- block
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 claims abstract description 59
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 34
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 18
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 18
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 18
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 9
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 9
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 8
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 8
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 5
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- FYQSZSZYVKRRGX-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3-tetramethylcyclopentan-1-one Chemical compound CC1(C)CCC(=O)C1(C)C FYQSZSZYVKRRGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 3
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 3
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 26
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 abstract description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 abstract description 2
- -1 graphite alkene Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 46
- 239000010408 film Substances 0.000 description 16
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 6
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 230000010748 Photoabsorption Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/142—Energy conversion devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
本发明属于探测器技术领域，具体涉及一种光热探测器及其制备方法，光热探测器由基底层、介质层、第一纳米层和第二纳米层由下及上依次连接构成，第一纳米层由热释电块和金属球相间连接构成，以热释电块开始，且以热释电块结束，第一纳米层两侧的热释电块分别设有第一电极和第二电极用于连接外电路，第二纳米层为石墨烯薄膜层，金属球由贵金属材料制成。通过采用多层纳米层加强对入射光的吸收，利用金属球和石墨烯薄膜层的组合设计，形成与入射光的强烈耦合效应，从而加光热探测器对于入射光的吸收，提高光信号的捕捉效率，从而达到提高探测效果的目的，且结构简单，制备过程简单方便，易于操作。
Description
技术领域
本发明属于探测器技术领域，具体涉及一种光热探测器的制备方法。
背景技术
目前光电探测器主要分为两种，光子型探测器和光热型探测器，其中热释电探测器为光热型探测器中很重要的一种，广泛应用于热辐射和从可见光到红外波段激光的探测，但目前的光热转化效率都比较低，主要表现为对光的吸收比较低，其光热转化率必然低。
发明内容
为了解决现有技术中存在的光热探测器对于入射光吸收率低的问题，本发明提供了一种光热探测器的制备方法，本申请实施例光热探测器通过采用多层纳米层加强对入射光的吸收，利用金属球和石墨烯薄膜层的组合设计，形成与入射光的强烈耦合效应，从而加强本申请实施例光热探测器对于入射光的吸收，提高光信号的捕捉效率，从而达到提高探测效果的目的，且结构简单，制备过程简单方便，易于操作。
本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种光热探测器的制备方法，用于制备光热探测器，所述光热探测器由基底层、介质层、第一纳米层和第二纳米层由下及上依次连接构成；
所述第一纳米层由热释电块和金属球相间连接构成，以热释电块开始，且以热释电块结束；所述第一纳米层两侧的热释电块分别设有第一电极和第二电极用于连接外电路；
所述第二纳米层为石墨烯薄膜层；所述金属球由贵金属材料制成；
所述制备方法包括以下步骤：
步骤1、准备基底：准备清洁干净的ITO玻璃作为基底层备用；
步骤2、蒸镀介质层：利用电子束蒸镀法在步骤1准备好的ITO玻璃上蒸镀二氧化硅，形成介质层；
步骤3、甩胶：用甩胶机在步骤2形成的介质层上涂覆PMMA光刻胶，厚度为设定的热释电块高度，待涂胶结束后将基底置于热板上烘干；
步骤4、曝光：用图形发生器设计所述第一纳米层图形，并用电子束曝光热释电块形状，得到曝光后的基底；
步骤5、显影定影：将步骤4曝光后的基底依次放入显影液和定影液中分别浸泡，然后取出烘干，所述PMMA光刻胶层上形成所述热释电块形状的孔穴；
步骤6、蒸镀锗化硅：将步骤5烘干的基底放入电子束真空蒸发镀膜机中蒸镀锗化硅，待蒸镀完成并冷却后拿出，步骤5中形成的孔穴已完全蒸镀满锗化硅，形成所述热释电块；
步骤7、剥离PMMA光刻胶：采用lift-off工艺，将步骤6中蒸镀锗化硅后的基底浸泡在丙酮中，待PMMA光刻胶完全溶解后取出；
步骤8、铺小球：将步骤7中剥离PMMA光刻胶的基底浸泡于含有链接剂的金属球溶液中不少于20min，保证金属球可以进入到热释电块之间，最后将基底拿出并放置在热板上烘干形成第一纳米层；
步骤9、铺第二纳米层：利用湿法转移将两层石墨烯薄膜铺于第一纳米层上并吹干，得到所述第二纳米层；
步骤10、镀电极：在第一纳米层两侧表面的热释电块上分别利用电化学方法镀上第一电极和第二电极即可得到所述光热探测器。
进一步地，所述步骤3、步骤5和步骤8中的烘干温度均不高于130℃；
所述步骤5中显影液由四甲基二戊酮与异丙醇以体积比为3：1配合制成。
进一步地，所述介质层由二氧化硅材料制成；所述石墨烯薄膜层为两层石墨烯；所述热释电块厚度为30～500nm；所述金属球直径为10～100nm；所述金属球直径不大于所述热释电块厚度；所述热释电块为矩形或者方形体；所述热释电块由锗化硅材料制成。
进一步地，所述光热探测器还包括设于介质层下表面的第三纳米层；所述第三纳米层由金材料制成；所述第三纳米层的厚度为10～200nm。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本申请实施例光热探测器第一纳米层由热释电块和金属球相间连接构成，以热释电块开始，且以热释电块结束，第一纳米层两侧的热释电块分别设有第一电极和第二电极用于连接外电路。当入射光竖直照射时，金属球表面吸收光子产生表面等离激元，金属球表面的自由电子发生振动产生集体振动能和热能，而且场增强的位置恰好为金属球与热释电块接触的位置，能量有效的传递给热释电块，使得热释电块内部的电荷分布发生变化，产生电极化，从而将光信号通过能量转化为可利于探测的电信号，将电信号通过第一电极和第二电极输送到外电路进行表征。本申请实施例采用信号转化将光信号转化为利于检测的电信号，达到光热探测的目的。第一纳米层由热释电块和金属球相间连接构成，可以产生表面等离激元效应，且局域电场增强的区域主要集中在金属球与热释电块靠近的位置，能量转化效率高，相比于传统光热探测器的光热转化效率提高，光热探测效果更好，本申请实施例光热探测器结构简单，易于制备。
(2)本申请实施例光热探测器第一纳米层采用金属球纳米粒子，金属球的直径为10～100nm，金属球的直径远小于入射波长，在共振波长的照射下使得金属球表面的自由电子受到电场极化方向的影响而产生不均匀的分布，并且随着电磁场振荡而运动以反抗外在的电磁场的穿透，从而引发金属球内自由电子的集体运动，造成极强的远场散射与极强的近场电场放大，产生最大幅度的电磁场增益，从而提高本申请实施例光热探测器对于入射光的吸收。
(3)本申请实施例光热探测器第二纳米层采用双层石墨烯薄膜层，石墨烯是一个很好的饱和体和吸收体，双层石墨烯薄膜之间可以形成谐振腔，使光在谐振腔内的传导时间更长，双层石墨烯的单光子吸收系数(约为2.1×108m-1)大于单层石墨烯的(约为6.8×107m-1)吸收系数，本申请实施例采用双层石墨烯薄膜，吸收效率更好，能力更强。
(4)本申请实施例光热探测器在介质层下表面还设有由金材料制成的第三纳米层，利用金膜与入射光之间的耦合作用，加强对于入射光的吸收，使得本申请实施例探测器的光吸收效果更好。
(5)本申请实施例光热探测器设置有第一纳米层、第二纳米层和第三纳米层共同吸收，共同提高光热探测器对于光子的吸收，本申请实施例光热探测器结构简单，制备方便，易于操作，增强吸收明显，具有很强的实用推广价值。
附图说明
图1是本申请实施例1光热探测器结构示意图；
图2是本申请实施例2光热探测器结构示意图；
图3是本申请实施例光热探测器对入射光的吸收光谱图。
其中，图1和图2中：1、介质层；2、第一纳米层；21、热释电块；22、金属球；3、第二纳米层；41、第一电极；42、第二电极；5、第三纳米层。
具体实施方式
为了解决现有技术中存在的光热探测器对于入射光吸收率低的问题，本发明提供了一种光热探测器的制备方法，本申请实施例光热探测器通过采用多层纳米层加强对入射光的吸收，利用金属球和石墨烯薄膜层的组合设计，形成与入射光的强烈耦合效应，从而加强光热探测器对于入射光的吸收，提高光信号的捕捉效率，从而达到提高探测效果的目的，且结构简单，制备过程简单方便，易于操作。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1所示，为本申请实施例一种光热探测器结构示意图，本实施例光热探测器由基底层、介质层1、第一纳米层2和第二纳米层3由下及上依次连接构成，第一纳米层2由热释电块21和金属球22相间连接构成，以热释电块21开始，且以热释电块21结束，第一纳米层2两侧的热释电块21分别设有第一电极41和第二电极42用于连接外电路。
具体而言：第二纳米层3为石墨烯薄膜层，金属球22由贵金属材料制成。介质层1由二氧化硅材料制成，石墨烯薄膜层为两层石墨烯，热释电块21厚度为30～500nm，金属球22直径为10～100nm，金属球22直径不大于热释电块21厚度，热释电块21为矩形或者方形体，热释电块21由锗化硅材料制成。
当入射光通过第二纳米层3竖直照射到金属球22表面时，金属球22表面的自由电子产生集体振动，形成沿着金属球22表面传播的电磁波，当入射光的频率与金属球22共振频率相等时，产生共振现象，入射光的能量转化为金属内部自由电子的集体振动能，振动产生的能量传递到热释电块21，随着金属球22能量与温度的不断变化，热释电块21的温度也随之改变，热释电块21晶体表面的极化电荷则随之发生改变。在外电场的作用下，热释电块21内部电荷重新分配，正电荷趋向阴极，负电荷趋向阳极，热释电块21一个表面带正电，一个表面带负电，产生电极化现象，从而达到从光到电的信号转化，然后通过外电路将电信号输出，达到利用电信号表征光信号的目的。
金属球22的直径为10～100nm，金属球22由贵金属材料制成，介质层1由二氧化硅材料制成。
具体而言：本申请实施例光热探测器第一纳米层2采用金属球22纳米粒子，金属球22由贵金属材料制成，本实施例优选为金材料，金属球22的直径为10～100nm，金属球22的直径远小于入射波长，在共振波长的照射下使得金属球22表面的自由电子受到电场极化方向的影响而产生不均匀的分布，并且随着电磁场振荡而运动以反抗外在的电磁场的穿透，从而引发金属球22内自由电子的集体运动，造成极强的远场散射与极强的近场电场放大，产生最大幅度的电磁场增益，从而提高本申请实施例光热探测器对于入射光的吸收。
如图3中(a)曲线所示，为本实施例光热探测器无石墨烯薄膜层的光吸收谱线图，吸收主要集中在短波段，在紫外和可见光波段吸收率为40％左右。
第二纳米层3为石墨烯薄膜层，石墨烯薄膜层为两层石墨烯。
具体而言：本实施例光热探测器第二纳米层3采用双层石墨烯薄膜层，石墨烯是一个很好的饱和体和吸收体，双层石墨烯薄膜之间可以形成谐振腔，使光在谐振腔内的传导时间更长，双层石墨烯的单光子吸收系数(约为2.1×108m-1)大于单层石墨烯的吸收系数(约为6.8×107m-1)，本申请实施例采用双层石墨烯薄膜，吸收效率更好，能力更强。
如图3中(b)曲线所示，为本实施例光热探测器增加石墨烯薄膜层后的光吸收谱线图，在紫外和可见波段吸收效率相比于无石墨烯薄膜层时明显提高，尤其是在短波处产生一个吸收模式，当λ＝820nm，吸收率A＝66％，相比于传统感光材料，光吸收率更高，效果更好。
实施例2：
如图2所示，基于实施例1公开的一种光热探测器，本申请实施例公开了一种光热探测器，在实施例1公开的一种光热探测器基础上，本实施例在介质层1下表面设置第三纳米层5，第三纳米层5由金材料制成。
具体而言：
介质层1下表面还设有由金材料制成的第三纳米层5，第三纳米层5的厚度为10～200nm。利用金膜与入射光之间的耦合作用，加强对于入射光的吸收，使得本申请实施例探测器的光吸收效果更好。
如图3中(c)曲线所示，为本实施例光热探测器增加第三纳米层5后的光吸收谱线图，各波段的吸收均有所增长，并且在实施例2中λ＝820nm的吸收模式吸收率A从66％增加到90％，在长波长处，还增加了一个新的吸收模式：λ＝2540nm，A＝30.68％。
实施例3：
基于实施例1公开的一种光热探测器，本申请实施例公开了一种光热探测器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、准备基底：准备清洁干净的ITO玻璃作为基底层备用；
步骤2、蒸镀介质层：利用电子束蒸镀法在步骤1准备好的ITO玻璃上蒸镀二氧化硅，形成介质层；
步骤3、甩胶：用甩胶机在步骤2形成的介质层上涂覆PMMA光刻胶，厚度为设定的热释电块高度，待涂胶结束后将基底置于热板上烘干；
步骤4、曝光：用图形发生器设计所述第一纳米层图形，并用电子束曝光热释电块形状，得到曝光后的基底；
步骤5、显影定影：将步骤4曝光后的基底依次放入显影液和定影液中分别浸泡，然后取出烘干，所述PMMA光刻胶层上形成所述热释电块形状的孔穴；
步骤6、蒸镀锗化硅：将步骤5烘干的基底放入电子束真空蒸发镀膜机中蒸镀锗化硅，待蒸镀完成并冷却后拿出，步骤5中形成的孔穴已完全蒸镀满锗化硅，形成所述热释电块；
步骤7、剥离PMMA光刻胶：采用lift-off工艺，将步骤6中蒸镀锗化硅后的基底浸泡在丙酮中，待PMMA光刻胶完全溶解后取出；
步骤8、铺小球：将步骤7中剥离PMMA光刻胶的基底浸泡于含有链接剂的金属球溶液中不少于20min，保证金属球可以进入到热释电块之间，最后将基底拿出并放置在热板上烘干形成第一纳米层；
步骤9、铺第二纳米层：利用湿法转移将两层石墨烯薄膜铺于第一纳米层上并吹干，得到所述第二纳米层；
步骤10、镀电极：在第一纳米层两侧表面的热释电块上分别利用电化学方法镀上第一电极和第二电极即可得到所述光热探测器。
具体而言：步骤3、步骤5和步骤8中的烘干温度均不高于130℃。步骤5中显影液由四甲基二戊酮与异丙醇以体积比为3：1配合制成。
本申请实施例提供的制备实施例1光热探测器的制备过程，也可用于制备实施例2中提出的光热探测器。本实施例提供的光热探测器制备方法简单易于操作，增强吸收明显，具有很强的实用推广价值。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种光热探测器的制备方法，用于制备光热探测器，所述光热探测器由基底层、介质层、第一纳米层和第二纳米层由下及上依次连接构成；
所述第一纳米层由热释电块和金属球相间连接构成，以热释电块开始，且以热释电块结束；所述第一纳米层两侧的热释电块分别设有第一电极和第二电极用于连接外电路；
所述第二纳米层为石墨烯薄膜层；所述金属球由贵金属材料制成；
其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
步骤1、准备基底：准备清洁干净的ITO玻璃作为基底层备用；
步骤2、蒸镀介质层：利用电子束蒸镀法在步骤1准备好的ITO玻璃上蒸镀二氧化硅，形成介质层；
步骤3、甩胶：用甩胶机在步骤2形成的介质层上涂覆PMMA光刻胶，厚度为设定的热释电块高度，待涂胶结束后将基底置于热板上烘干；
步骤4、曝光：用图形发生器设计所述第一纳米层图形，并用电子束曝光热释电块形状，得到曝光后的基底；
步骤5、显影定影：将步骤4曝光后的基底依次放入显影液和定影液中分别浸泡，然后取出烘干，所述PMMA光刻胶层上形成所述热释电块形状的孔穴；
步骤6、蒸镀锗化硅：将步骤5烘干的基底放入电子束真空蒸发镀膜机中蒸镀锗化硅，待蒸镀完成并冷却后拿出，步骤5中形成的孔穴已完全蒸镀满锗化硅，形成所述热释电块；
步骤7、剥离PMMA光刻胶：采用lift-off工艺，将步骤6中蒸镀锗化硅后的基底浸泡在丙酮中，待PMMA光刻胶完全溶解后取出；
步骤8、铺小球：将步骤7中剥离PMMA光刻胶的基底浸泡于含有链接剂的金属球溶液中不少于20min，保证金属球可以进入到热释电块之间，最后将基底拿出并放置在热板上烘干形成第一纳米层；
步骤9、铺第二纳米层：利用湿法转移将两层石墨烯薄膜铺于第一纳米层上并吹干，得到所述第二纳米层；
步骤10、镀电极：在第一纳米层两侧表面的热释电块上分别利用电化学方法镀上第一电极和第二电极即可得到所述光热探测器。
2.根据权利要求1所述的光热探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤3、步骤5和步骤8中的烘干温度均不高于130℃；
所述步骤5中显影液由四甲基二戊酮与异丙醇以体积比为3：1配合制成。
3.根据权利要求1所述的光热探测器的制备方法，其特征在于：所述热释电块厚度为30～500nm；所述金属球直径为10～100nm；所述金属球直径不大于所述热释电块厚度；所述热释电块为矩形体。
4.根据权利要求3所述的光热探测器的制备方法，其特征在于：所述光热探测器还包括设于介质层下表面的第三纳米层；所述第三纳米层由金材料制成；所述第三纳米层的厚度为10～200nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810772703.4A CN108878460B (zh) | 2018-07-14 | 2018-07-14 | 一种光热探测器的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810772703.4A CN108878460B (zh) | 2018-07-14 | 2018-07-14 | 一种光热探测器的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108878460A CN108878460A (zh) | 2018-11-23 |
| CN108878460B true CN108878460B (zh) | 2020-11-03 |
Family
ID=64301744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810772703.4A Active CN108878460B (zh) | 2018-07-14 | 2018-07-14 | 一种光热探测器的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108878460B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110687358B (zh) * | 2019-10-14 | 2022-05-13 | 云南师范大学 | 基于热电材料的电容型电磁波探测器及系统 |
| CN110702221A (zh) * | 2019-10-17 | 2020-01-17 | 西南大学 | 基于光热效应的光强探测器及系统 |
| CN112928174B (zh) * | 2021-02-18 | 2023-09-19 | 北京信息科技大学 | 纳米材料修饰透光薄膜的光电探测器及其制备方法 |
| CN113648935B (zh) * | 2021-08-03 | 2022-08-09 | 清华大学 | 光热释电催化反应装置、系统及应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013254940A (ja) * | 2012-05-11 | 2013-12-19 | Osaka Prefecture Univ | 光熱変換素子およびその製造方法、光熱発電装置ならびに被検出物質の検出方法 |
| CN105977335A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-09-28 | 武汉光电工业技术研究院有限公司 | 短波光学热探测器及其焦平面阵列器件 |
| CN106684199A (zh) * | 2017-02-13 | 2017-05-17 | 中北大学 | 金属微纳超结构表面等离激元超快探测结构 |
-
2018
- 2018-07-14 CN CN201810772703.4A patent/CN108878460B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013254940A (ja) * | 2012-05-11 | 2013-12-19 | Osaka Prefecture Univ | 光熱変換素子およびその製造方法、光熱発電装置ならびに被検出物質の検出方法 |
| CN105977335A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-09-28 | 武汉光电工业技术研究院有限公司 | 短波光学热探测器及其焦平面阵列器件 |
| CN106684199A (zh) * | 2017-02-13 | 2017-05-17 | 中北大学 | 金属微纳超结构表面等离激元超快探测结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108878460A (zh) | 2018-11-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108878460B (zh) | 一种光热探测器的制备方法 | |
| García de Arquer et al. | Photoelectric energy conversion of plasmon-generated hot carriers in metal–insulator–semiconductor structures | |
| Li et al. | Enhancement of the photoresponse of monolayer MoS2 photodetectors induced by a nanoparticle grating | |
| Shahiduzzaman et al. | Spray pyrolyzed TiO 2 embedded multi-layer front contact design for high-efficiency perovskite solar cells | |
| Jangjoy et al. | Design of an ultra-thin silicon solar cell using localized surface plasmonic effects of embedded paired nanoparticles | |
| Cao et al. | Fully suspended reduced graphene oxide photodetector with annealing temperature-dependent broad spectral binary photoresponses | |
| Eyderman et al. | Solar light trapping in slanted conical-pore photonic crystals: Beyond statistical ray trapping | |
| CN107732017B (zh) | 一种等离激元结构衬底及其制备和应用 | |
| US8895844B2 (en) | Solar cell comprising a plasmonic back reflector and method therefor | |
| Jangjoy et al. | A comparative study of a novel anti-reflective layer to improve the performance of a thin-film GaAs solar cell by embedding plasmonic nanoparticles | |
| CN110416235B (zh) | 一种中空表面等离激元结构的二维材料复合多色红外探测芯片 | |
| Abdelraouf et al. | Novel design of plasmonic and dielectric antireflection coatings to enhance the efficiency of perovskite solar cells | |
| Kymakis et al. | Plasmonic organic photovoltaic devices on transparent carbon nanotube films | |
| Gong et al. | Aluminum-based hot carrier plasmonics | |
| CN102184995B (zh) | 用于太阳能电池的长程等离子体激元波导阵列增效单元 | |
| Pathak et al. | Study of efficiency enhancement in layered geometry of excitonic-plasmonic solar cell | |
| Han et al. | A novel flexible broadband photodetector based on flower-like MoS2 microspheres | |
| Zhang et al. | Plasmonic nanostructures for electronic designs of photovoltaic devices: plasmonic hot-carrier photovoltaic architectures and plasmonic electrode structures | |
| Dong et al. | Plasmon-enhanced lateral photovoltaic effect observed in Ag-ZnO core–shell nanoparticles | |
| CN113410317A (zh) | 一种具有表面等离激元的二维材料异质结光电探测器及其制备方法 | |
| Heidarzadeh | Effect of parasitic absorption of the plasmonic cubic nanoparticles on the performance of a plasmonic assisted halide thin-film perovskite solar cell | |
| CN108963028B (zh) | 一种提高检测精度的光热探测器及其制备方法 | |
| CN103606628A (zh) | 一种利用超材料的新型薄膜太阳能电池 | |
| Talebi et al. | High performance ultra-thin perovskite solar cell by surface plasmon polaritons and waveguide modes | |
| Mann et al. | FDTD simulation studies on improvement of light absorption in organic solar cells by dielectric nanoparticles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20201013 Address after: 322000 1st floor, No.1-2, building 9, Beiyuan business district, Beiyuan street, Yiwu City, Jinhua City, Zhejiang Province Applicant after: Zhejiang Jinguo Intellectual Property Co.,Ltd. Address before: 710119 Building No. 7, family yard, Shaanxi Normal University, Xi'an, Shaanxi Province, 402 Applicant before: Liu Feiqiong |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A preparation method of photothermal detector Effective date of registration: 20211222 Granted publication date: 20201103 Pledgee: Zhejiang Yiwu Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Zhejiang Jinguo Intellectual Property Co.,Ltd. Registration number: Y2021330002594 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230915 Granted publication date: 20201103 Pledgee: Zhejiang Yiwu Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Zhejiang Jinguo Intellectual Property Co.,Ltd. Registration number: Y2021330002594 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |