CN111668336A - 一种360度超大广角紫外探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种360度超大广角紫外探测器，属于紫外探测技术领域，包括紫外探测阵列、支撑体，所述紫外探测阵列的阵列结构与所述支撑体的外形结构相匹配；所述紫外探测阵列为基于宽禁带半导体材料的柔性探测材料制备而成；所述支撑体用于支撑固定所述紫外探测阵列，所述紫外探测阵列的阵列单元均匀分布于所述支撑体的侧壁上并将所述侧壁全面覆盖，实现360度超大广角紫外探测。本发明的360度超大广角紫外探测器，对紫外探测阵列结构和探测器外形结构进行设计，采用柔性宽禁带半导体材料，使360度超大广角紫外探测器的制备成为可能，实现了探测载荷质量轻量化，并为实现超大广角高灵敏导弹逼近系统的研制奠定器件基础。
Description
技术领域
本发明涉及紫外探测技术领域，具体涉及一种360度超大广角紫外探测器。
背景技术
紫外探测技术是继激光和红外探测技术之后兴起的又一军民两用的探测技术，现代化的紫外探测技术是一个集紫外探测器、光学设计、微机械加工和集成电路等多学科为一体的精密探测系统。由于其具有虚警率低、隐蔽性好和抗电磁干扰能力强等优点，目前已广泛应用于污水净化紫外线检测、火灾监测、导弹预警、紫外通讯以及臭氧层空洞检测等诸多领域。近年来，宽禁带半导体紫外探测器因其体积小、重量轻、工作时不需滤光片、无需制冷等优点被认为是可以取代真空光电倍增管和Si光电倍增管的第三代紫外探测器。
目前，机载导弹逼近告警系统的单一探测器件的探测角度有限，通常在机首和机尾安装两个探测器实现对导弹迎头攻击和尾追攻击的探测。尤其是紫外探测器，空气中背景噪声低，对红外制导导弹的检测具有高的灵敏度和低的虚警率，在军事领域已经得到了广泛的应用。例如美国劳洛尔公司生产的AAR-47凝视型紫外被动告警系统，采用四个探测器可实现方位360°、水平120°的探测。法国DDM-Prime每个探测头可覆盖180°方位。我国武装战斗机都在垂尾根部减速伞整流罩两侧各安装了一个导弹逼近告警系统，为飞机后半球提供预警。伴随着战斗机多功能载荷的增加以及小型无人机的发展，对探测载荷质量的要求也朝着轻量化的目标迈进。为此，实现360°超大广角探测器就可以利用单一探测器代替多个探测器，是实现载荷轻量化的有效途径。而柔性发光器件可以实现任意角度弯折，更加有利于360超大广角探测的实现。目前，针对可360°广角探测的紫外器件尚没有研究报道。
鉴于此，急需研究一种360度超大广角紫外探测器，实现探测载荷质量轻量化，并为实现超大广角高灵敏导弹逼近系统的研制奠定器件基础。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种360度超大广角紫外探测器，采用单一探测器代替多个探测器就可实现360度探测，实现了探测载荷质量轻量化，并为实现超大广角高灵敏导弹逼近系统的研制奠定器件基础。
本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：
本发明提供了一种360度超大广角紫外探测器，包括紫外探测阵列、支撑体，所述紫外探测阵列的阵列结构与所述支撑体的外形结构相匹配；
所述紫外探测阵列为基于宽禁带半导体材料的柔性探测材料制备而成；所述支撑体用于支撑固定所述紫外探测阵列，所述紫外探测阵列的阵列单元均匀分布于所述支撑体的侧壁上并将所述侧壁全面覆盖，实现360度超大广角紫外探测。
进一步地，所述紫外阵列探测阵列的阵列单元形状为长方形，所述支撑体的外形为圆柱形。
进一步地，所述紫外阵列探测阵列的阵列单元形状为三角形，所述支撑体的外形为圆锥形。
进一步地，所述紫外阵列探测阵列的阵列单元形状为梯形，所述支撑体的外形为截角圆锥形。
进一步地，所述紫外探测阵列的制备方法如下：
步骤1：生长柔性宽禁带半导体材料；
步骤2：在柔性宽禁带半导体材料上，采用半导体工艺、lift-off制备出所述紫外探测阵列的阵列结构；
步骤3：将所述阵列结构转移到柔性衬底上；
步骤4：在各个阵列结构单元上，采用半导体工艺、lift-off制备电极，利用金丝球焊机进行探测系统引线封装。
进一步地，所述紫外探测阵列的制备方法如下：
步骤1：生长柔性宽禁带半导体材料；
步骤2：将所述柔性宽禁带半导体材料转移到柔性衬底上；
步骤3：在所述柔性宽禁带半导体材料上，采用半导体工艺、lift-off制备出所述紫外探测阵列的阵列结构；
步骤4：在各个阵列结构单元上，采用半导体工艺、lift-off制备电极，利用金丝球焊机进行探测系统引线封装。
进一步地，采用范德华外延法生长柔性宽禁带半导体材料。
进一步地，所述半导体工艺为紫外光刻、反应离子刻蚀、纳米压印、电子束刻蚀中的任意一种。
进一步地，将所述阵列结构转移到柔性衬底上的方法为干法转移或湿法转移；将所述柔性宽禁带半导体材料转移到柔性衬底上的方法为干法转移或湿法转移。
进一步地，所述紫外探测阵列的制备方法步骤4中，所述电极为插指电极或者两端电极；所述电极为欧姆电极或者肖特基电极。
本发明的360度超大广角紫外探测器，对紫外探测阵列结构和探测器外形结构进行设计，采用柔性宽禁带半导体材料，使360度超大广角紫外探测器的制备成为可能。与传统探测器相比，本发明的360度超大广角紫外探测器具有如下有益效果：(1)探测角度更大，可以实现360超大广角范围内的紫外信号探测；(2)采用柔性宽禁带半导体材料，利用其柔性特点，紫外探测阵列可以附着在任意衬底上，衬底的选择性更强，例如可以选择轻质衬底以减小探测器的质量，并且基于器件的柔韧性可以实现该探测器与其应用设备的高度集成。
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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明的实施例1圆柱形360度超大广角紫外探测器的结构示意图；
图2是本发明的实施例2圆锥形360度超大广角紫外探测器的结构示意图；
图3是本发明的实施例3截角圆锥形360度超大广角紫外探测器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
本发明提供了一种360度超大广角紫外探测器，包括紫外探测阵列、支撑体，所述紫外探测阵列的阵列结构与所述支撑体的外形结构相匹配；
所述紫外探测阵列为基于宽禁带半导体材料的柔性探测材料制备而成；所述支撑体用于支撑固定所述紫外探测阵列，所述紫外探测阵列的阵列单元均匀分布于所述支撑体的侧壁上并将所述侧壁全面覆盖，实现360度超大广角紫外探测。
其中，基于宽禁带半导体材料的柔性探测材料的选择，可以为氮化镓、氮化铝、氧化锌等材料。可以对紫外探测阵列结构和探测器外形结构进行设计。例如所述紫外阵列探测阵列的阵列单元形状为长方形，所述支撑体的外形为圆柱形；或者所述紫外阵列探测阵列的阵列单元形状为三角形，所述支撑体的外形为圆锥形；或者所述紫外阵列探测阵列的阵列单元形状为梯形，所述支撑体的外形为截角圆锥形。
其中，所述紫外探测阵列的制备方法如下：
步骤1：生长柔性宽禁带半导体材料；
步骤2：在柔性宽禁带半导体材料上，采用半导体工艺、lift-off制备出所述紫外探测阵列的阵列结构；
步骤3：将所述阵列结构转移到柔性衬底上；
步骤4：在各个阵列结构单元上，采用半导体工艺、lift-off制备电极，利用金丝球焊机进行探测系统引线封装。
或者，所述紫外探测阵列的制备方法还可以如下：
步骤1：生长柔性宽禁带半导体材料；
步骤2：将所述柔性宽禁带半导体材料转移到柔性衬底上；
步骤3：在所述柔性宽禁带半导体材料上，采用半导体工艺、lift-off制备出所述紫外探测阵列的阵列结构；
步骤4：在各个阵列结构单元上，采用半导体工艺、lift-off制备电极，利用金丝球焊机进行探测系统引线封装。
所述紫外探测阵列的制备方法步骤1中，宽禁带半导体材料的制备方法是任意可以实现柔性材料的制备方法，例如可以采用范德华外延法生长柔性宽禁带半导体材料。所述半导体工艺为紫外光刻、反应离子刻蚀、纳米压印、电子束刻蚀中的任意一种。将所述阵列结构转移到柔性衬底上的方法为干法转移或湿法转移；将所述柔性宽禁带半导体材料转移到柔性衬底上的方法为干法转移或湿法转移。所述紫外探测阵列的制备方法步骤4中，所述电极可以为插指电极或者两端电极，所述电极也可以为欧姆电极或者肖特基电极。
实施例1
圆柱形360度超大广角紫外探测器，如图1所示，制备过程如下：
先采用范德华外延法生长柔性宽禁带半导体材料，再在柔性宽禁带半导体材料上，采用紫外光刻、lift-off制备出长方形紫外探测阵列的阵列结构，之后采用干法转移法将所述阵列结构转移到柔性衬底上，接着在各个阵列结构单元上，采用紫外光刻、lift-off制备电极，利用金丝球焊机进行探测系统引线封装得到紫外探测阵列，最后将紫外探测阵列固定到圆柱形支撑体侧壁上，同时固定一个单独的紫外探测器在圆柱形支撑体顶端。
实施例2
圆锥形360度超大广角紫外探测器，如图2所示，制备过程如下：
先采用范德华外延法生长柔性宽禁带半导体材料，再在柔性宽禁带半导体材料上，采用紫外光刻、lift-off制备出三角形紫外探测阵列的阵列结构，之后采用干法转移法将所述阵列结构转移到柔性衬底上，接着在各个阵列结构单元上，采用紫外光刻、lift-off制备电极，利用金丝球焊机进行探测系统引线封装得到紫外探测阵列，最后将紫外探测阵列固定到圆锥形支撑体侧壁上。
实施例3
截角圆锥形360度超大广角紫外探测器，如图3所示，制备过程如下：
先采用范德华外延法生长柔性宽禁带半导体材料，再在柔性宽禁带半导体材料上，采用紫外光刻、lift-off制备出梯形紫外探测阵列的阵列结构，之后采用干法转移法将所述阵列结构转移到柔性衬底上，接着在各个阵列结构单元上，采用紫外光刻、lift-off制备电极，利用金丝球焊机进行探测系统引线封装得到紫外探测阵列，最后将紫外探测阵列固定到截角圆锥形支撑体侧壁上，同时固定一个单独的紫外探测器在截角圆锥形支撑体顶端。
本发明的360度超大广角紫外探测器，对紫外探测阵列结构和探测器外形结构进行设计，采用柔性宽禁带半导体材料，使360度超大广角紫外探测器的制备成为可能。与传统探测器相比，本发明的360度超大广角紫外探测器具有如下有益效果：(1)探测角度更大，可以实现360超大广角范围内的紫外信号探测；(2)采用柔性宽禁带半导体材料，利用其柔性特点，紫外探测阵列可以附着在任意衬底上，衬底的选择性更强，例如可以选择轻质衬底以减小探测器的质量，并且基于器件的柔韧性可以实现该探测器与其应用设备的高度集成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种360度超大广角紫外探测器，其特征在于，包括紫外探测阵列、支撑体，所述紫外探测阵列的阵列结构与所述支撑体的外形结构相匹配；
所述紫外探测阵列为基于宽禁带半导体材料的柔性探测材料制备而成；所述支撑体用于支撑固定所述紫外探测阵列，所述紫外探测阵列的阵列单元均匀分布于所述支撑体的侧壁上并将所述侧壁全面覆盖，实现360度超大广角紫外探测。
2.根据权利要求1所述的360度超大广角紫外探测器，其特征在于，所述紫外阵列探测阵列的阵列单元形状为长方形，所述支撑体的外形为圆柱形。
3.根据权利要求1所述的360度超大广角紫外探测器，其特征在于，所述紫外阵列探测阵列的阵列单元形状为三角形，所述支撑体的外形为圆锥形。
4.根据权利要求1所述的360度超大广角紫外探测器，其特征在于，所述紫外阵列探测阵列的阵列单元形状为梯形，所述支撑体的外形为截角圆锥形。
5.根据权利要求1所述的360度超大广角紫外探测器，其特征在于，所述紫外探测阵列的制备方法如下：
步骤1：生长柔性宽禁带半导体材料；
步骤2：在柔性宽禁带半导体材料上，采用半导体工艺、lift-off制备出所述紫外探测阵列的阵列结构；
步骤3：将所述阵列结构转移到柔性衬底上；
步骤4：在各个阵列结构单元上，采用半导体工艺、lift-off制备电极，利用金丝球焊机进行探测系统引线封装。
6.根据权利要求1所述的360度超大广角紫外探测器，其特征在于，所述紫外探测阵列的制备方法如下：
步骤1：生长柔性宽禁带半导体材料；
步骤2：将所述柔性宽禁带半导体材料转移到柔性衬底上；
步骤3：在所述柔性宽禁带半导体材料上，采用半导体工艺、lift-off制备出所述紫外探测阵列的阵列结构；
步骤4：在各个阵列结构单元上，采用半导体工艺、lift-off制备电极，利用金丝球焊机进行探测系统引线封装。
7.根据权利要求5或6所述的360度超大广角紫外探测器，其特征在于，所述紫外探测阵列的制备方法步骤1中，采用范德华外延法生长柔性宽禁带半导体材料。
8.根据权利要求5或6所述的360度超大广角紫外探测器，其特征在于，所述半导体工艺为紫外光刻、反应离子刻蚀、纳米压印、电子束刻蚀中的任意一种。
9.根据权利要求5或6所述的360度超大广角紫外探测器，其特征在于，将所述阵列结构转移到柔性衬底上的方法为干法转移或湿法转移；
将所述柔性宽禁带半导体材料转移到柔性衬底上的方法为干法转移或湿法转移。
10.根据权利要求5或6所述的360度超大广角紫外探测器，其特征在于，所述电极为插指电极或者两端电极；所述电极为欧姆电极或者肖特基电极。
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