CN109192866A - 一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器,包括电极层,所述电极层的上方设置有透明介质层，所述透明介质层的上方设置有有机材料，所述有机材料的上方设置有彼此间隔的第一电极、第二电极，所述第一电极为手性结构；该基于肖特基势垒的圆偏振光检测器，解决了现有的光热探测器存在对圆偏振光的吸收率较低,探测器响应速度较慢的问题，通过检测不同频率的圆偏振光的入射，对肖特基势垒造成的变化，从而判断圆偏振光的方向；另一方面，不同频率的圆偏振光吸收频率不同，通过检测电流还可以调节圆偏振光的频率，使得吸收率最高的圆偏振光与该光学热探测器进行匹配。

Description

一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器
技术领域
本发明涉及光电探测器技术领域，具体涉及一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器。
背景技术
光电探测器的物理效应通常分为光子效应和光热效应，对应的探测器分别称为光子型探测器和光热型探测器。各种光子型探测器的共同特征是采用半导体能带材料，光子能量对探测材料中光电子的产生起直接作用，故光子型探测器存在截止响应频率或波长，且光谱响应限于某一波段，因此不同的材料体系决定了探测器具有不同的响应波长范围，一般难以用于宽谱或多谱段探测。对于光热型探测器，在吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升，从而引起探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化，故光热效应与光子能量的大小没有直接关系，光热型探测器原则上对频率没有选择性。由于红外波段特别是中长波红外以上波段的光热效应相比紫外和可见光更明显，故光热探测器通常用于中长波光学辐射的探测，典型的光热型探测器包括微测辐射热计、热释电探测器和热偶探测器等种类。由于温度升高是热积累的作用，基于光热效应的热探测器一般响应速度较慢，在毫秒量级。
然而，现有的光热探测器主要是用来探测光的强度，主要的改进方向也体现在如何探测的光的强度方面；无法进行圆偏振光方向的探测。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是解决现有光热探测器无法进行圆偏振光方向的探测的问题。为此，本发明提供了一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器,包括电极层,所述电极层的上方设置有透明介质层，所述透明介质层的上方设置有有机材料，所述有机材料的上方设置有彼此间隔的第一电极、第二电极，所述第一电极为手性结构。
所述第一电极为设置有孔洞的金属导电膜。
所述金属导电膜的左右两侧还设置有半导体层。
所述孔洞为Z形，并且中部有金属线穿过。
所述孔洞为联通的矩形组合成连续Z形。
所述孔洞与水平方向的夹角α的角度为22.5°
所述孔洞内设置有L形金属条。
所述 L形金属条的两端与孔洞的两边连接，构成长方形。
所述第一电极为导电金属构成的阿基米德螺旋线。
所述阿基米德螺旋线的圈数为2 ～ 8。
本发明的有益效果：本发明提供的这种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器，解决了现有的光热探测器存在对圆偏振光的吸收率较低,探测器响应速度较慢的问题，通过检测不同频率的圆偏振光的入射，对肖特基势垒造成的变化，从而判断圆偏振光的方向；另一方面，不同频率的圆偏振光吸收频率不同，通过检测电流还可以调节圆偏振光的频率，使得吸收率最高的圆偏振光与该光学热探测器进行匹配。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是基于肖特基势垒的圆偏振光检测器结构示意图。
图2是基于肖特基势垒的圆偏振光检测器结构俯视图一。
图3是基于肖特基势垒的圆偏振光检测器结构俯视图二。
图4是基于肖特基势垒的圆偏振光检测器结构俯视图三。
图5是基于肖特基势垒的圆偏振光检测器结构俯视图四。
图6是基于肖特基势垒的圆偏振光检测器结构俯视图五。
图7是不同频率圆偏振光入射孔洞的圆二色性示意图。
图中：1、电极层；2、透明介质层；3、有机材料；4第一电极；5、第二电极；6、孔洞；7、金属条；8、金属线；9、半导体层。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
为了解决现有光热探测器无法进行圆偏振光方向的探测的问题。本发明提供了一种如图1所示的基于肖特基势垒的圆偏振光检测器,包括电极层1,所述电极层1的上方设置有透明介质层2，所述透明介质层2的上方设置有有机材料3，所述有机材料3的上方设置有彼此间隔的第一电极4、第二电极5，所述第一电极4为手性结构。电极层1相当于栅极，能够调控第一电极4、第二电极5之间电压状态的作用，第一电极4与有机材料3之间形成肖特基势垒、第二电极5与有机材料3之间形成肖特基势垒，当不同的圆偏振光入射到第一电极4上时，会在一电极4与机材料3接触面产生不同的电场，从而影响到第一电极4与有机材料3之间的肖特基势垒，通过对检测肖特基势垒的变化，从而反应圆偏振光的特性。
如图2所示，为了更好的反应圆偏振光的特性，上述第一电极4可以为设置有孔洞6的金属导电膜，膜主要作用是导电，产生电场，孔洞6的主要作用是产生手性特性，使得圆偏振光产生不同的电场，进而影响到第一电极4与有机材料3之间形成肖特基势垒，以便检测肖特基势垒的变化，来表现圆偏振光的特性。为了使得孔洞6影响电场分布效果更佳的明显，上述的孔洞6可以设置为长方形，并且该长方形的孔洞6与水平方向存在一定的夹角α，夹角α的范围在0-180°范围内，优先的选择，夹角α的角度为22.5°，孔洞6的尺寸根据所要检测的圆偏振光的频率进行确定，所产生的电场最强为最适，例如，当孔洞6的尺寸设定为长400nm,宽200nm, 这样的尺寸，会对波长λ=670nm的圆偏振光有最佳的圆二色性。
如图3所示，所述孔洞6内设置有L形金属条7，并且 L形金属条7的两端与孔洞6的两边连接，构成长方形，L形金属条7的两臂高度相同，宽度、长度可以相同，也可以不同，设置L形金属条7是另外一种手性结构设计，与采用夹角的方式类似，同样是为了实现手性结构，例如将孔洞6的尺寸设定为长400nm,宽200nm,L 形金属条7的高度与孔洞6高度相同，均为30nm, L 形金属条7的宽度设定为30nm,L 形金属条7的一个边长200nm，另一个边长120nm，这样的尺寸，会对波长λ=770nm的圆偏振光有最佳的圆二色性。
如图4所示，所述第一电极4为导电金属构成的阿基米德螺旋线，该阿基米德螺旋线的厚度为10-30nm,考虑到透光特性，优先的可以选择10nm 、15nm，圆偏振光入射下，所述阿基米德螺旋线会形成电场，进而影响到第一电极4与有机材料3之间形成肖特基势垒，这样就可以检测肖特基势垒的变化，来表现圆偏振光的特性，需要说明的是，所产生的电场最强为最适，所述阿基米德螺旋线的圈数、起始半径、螺旋线间距、线宽，可以根据所要检测的圆偏振光的频率进行确定，从而使得圆偏振光的频率能够与阿基米德螺旋线结构产生最强的磁场，来影响肖特基势垒；一般阿基米德螺旋线的圈数为2 ～ 8，优先的的选择，阿基米德螺旋线的圈数为5，在此基础上可以设定起始半径、螺旋线间距、线宽。
所述孔洞6为联通的矩形组合成连续Z形，由于孔洞6是连续的通孔，会将第一电极4分割成不相连的几个部分，可以在给各个部分链接不同的电极，从而增强他们的电场效果，进而对肖特基势垒产生更加明显的影响，通过检测肖特基势垒的变化，来反应入射光的圆二色性特性。如图5所示，该孔洞6在圆偏振光入射的情况下，会产生双峰值如图7所示，在波长λ=610nm，λ=680nm，产生2个圆二色性的峰值，当λ=610nm的峰值接近0.07，当λ=680nm的峰值接近0.15。
如图6所示，所述孔洞6另外一种结构所述金属导电膜的左右两侧还设置有半导体层9；所述孔洞6为多个点平行设置的Z形，并且中部有金属线8穿过；这也是第一电极4的一种手性结构设计，所述金属线8由金或银这种贵金属组成，主要是提供良好的导电性，实际应用时，可以在金属线8、半导体层9上加载电压，两个半导体层9可以加载不同的电压，使得第一电极4所产生的手性特性更加的明显，能够最大程度的影响第一电极4与与有机材料3之间的肖特基势垒，只要检测肖特基势垒的变化，就可以研究所入射的圆偏振光的圆二色性。
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 (10)

1.一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器,包括电极层（1），所述电极层（1）的上方设置有透明介质层（2），所述透明介质层（2）的上方设置有有机材料（3），其特征在于:所述有机材料（3）的上方设置有彼此间隔的第一电极（4）、第二电极（5），所述第一电极（4）为手性结构。
2.如权利要求1所述的一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器, 其特征在于:所述第一电极（4）为设置有孔洞（6）的金属导电膜。
3.如权利要求2所述的一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器, 其特征在于:所述金属导电膜的左右两侧还设置有半导体层。
4.如权利要求2所述的一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器, 其特征在于: 所述孔洞（6）为Z形，并且中部有金属线（8）穿过。
5.如权利要求2所述的一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器, 其特征在于:所述孔洞（6）为联通的矩形组合成连续Z形。
6.如权利要求5所述的一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器, 其特征在于:所述孔洞（6）与水平方向的夹角α的角度为22.5°。
7.如权利要求2所述的一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器, 其特征在于:所述孔洞（6）内设置有L形金属条（7）。
8.如权利要求7所述的一种用于探测圆偏振光方向的光学热探测器, 其特征在于:所述 L形金属条（7）的两端与孔洞（6）的两边连接，构成长方形。
9.如权利要求1所述的一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器, 其特征在于:所述第一电极（4）为导电金属构成的阿基米德螺旋线。
10.如权利要求9所述的一种基于肖特基势垒的圆偏振光检测器, 其特征在于: 所述阿基米德螺旋线的圈数为2 ～ 8。
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CN110289325A (zh) * 2019-07-01 2019-09-27 中山科立特光电科技有限公司 一种基于手性金属吸收的热电子的光电探测器
CN110646093A (zh) * 2019-10-14 2020-01-03 云南师范大学 基于光热电效应的圆偏振光的探测器、系统及制备方法

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