CN117213634A - 基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测器及探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测器及探测方法，属于光电探测器技术领域。包括将线偏振光入射至多维光信息探测器的Ta2NiSe5层，转动多维光信息探测器以调节偏振角度，获取光生电流随偏振角度变化的变化极化图；根据变化极化图和Ta2NiSe5层吸收线性二向色性的双轴性特点，判断线偏振光类型，以实现波段分辨；其中，所述变化极化图包含光生电流大小信息，以反应多维光信息探测器对线偏振光强度的响应程度。利用二维Ta2NiSe5的结构各向异性所产生的线线偏振光敏感性实现偏振探测，利用Ta2NiSe5独特的偏振吸收二向色性实现可见光和近红外光的波段分辨，结构简单、成本低廉；解决传统偏振探测器制备难度大、成本昂贵的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光电探测器技术领域，特别是涉及一种基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测器及探测方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
现代信息社会中，光电探测器作为将光信号转换为电信号的核心器件，在光通信、医学成像、环境监测、生物传感、军事安全等领域有着广泛的应用。
随着人工智能、智慧城市、物联网等新技术生态的不断涌现，光电探测器的传统强度探测模式已趋于瓶颈。光波作为一种重要信息载体除了拥有强度相关振幅信息外，还包含偏振、相位、频率(波长)等多维度光信息。多维度光信息的获取为提升探测器性能提供了一个崭新视角和途径。
根据响应光谱，探测器可以分为宽带探测器(Broadband photodetector)和窄带探测器(选择性探测器，Selective photodetector)。宽带光电探测器，如Si和InGaAs光电二极管，对能量高于其带隙的入射光子有响应；窄带光电探测器则用于探测特定波段范围的光。在一个宽带探测器中，通过选择性波段响应实现窄带探测功能，是我们所期望的，类似于人的眼睛利用短波、中波和长波三种敏感视锥细胞来感知彩色图像。传统探测器要实现这种功能，通常需要将其与三色棱镜或滤光片集成，如电荷耦合器件(CCD)，成本高，系统配置复杂。
除波长、振幅外，偏振也包含光的重要信息。在兼具宽带、波段分辨响应能力的探测器基础之上辅加偏振探测即可增加成像维度，更全面反映被观测物体信息，诸如目标形状、表面粗糙度、纹理走向等。传统线偏振探测器往往需要借助复杂的光学系统，采用分时、分振幅、分孔径、分焦平面等方法成像，分辨率低、成本昂贵。
2004年以来，石墨烯、过渡金属硫属化合物、黑磷(black phosphorus-BP)等二维材料及其新奇物理特性的不断发现为构建新型异质结构、实现半导体器件的突破进展提供了可能。低维性赋予了它们独特的光电特性，如高的平面载流子迁移率、丰富激子效应、强光-物质相互作用等，使其在光探测领域具有重要的应用价值。目前二维材料实现波段分辨探测的常用手段主要包括三种：一是在材料表面制备微纳结构，通过光子-等离激元相互作用实现波长选择性增强响应。二是通过不同材料形成异质结构，利用其不同带隙组合辅加外电路控制实现。三是利用金属-半导体势垒调控、热效应等，通过对不同波长光子的正负光电响应实现波段分辨。这显然增大器件制备难度和成本。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法、多维光信息探测器及其制备方法，设计基于二维Ta2NiSe5的新型探测器，在可见光和红外波段分别以Armchair和Zigzag方向的偏振光响应为主导，以光生电流二向色性比值作为参考，通过此切换实现宽带响应基础上的选择性波段分辨，并兼具偏振信息，进而实现光强、偏振、波长多维信息探测。
第一方面，本发明提供了一种基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法；
一种基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法，包括：
将线偏振光入射至多维光信息探测器的Ta2NiSe5层，转动多维光信息探测器以调节偏振角度，获取光生电流随偏振角度变化的变化极化图；
根据变化极化图和Ta2NiSe5层吸收线性二向色性的双轴性特点，判断线偏振光类型，以实现波段分辨；
其中，所述变化极化图包含光生电流大小信息，以反应多维光信息探测器对线偏振光强度的响应程度。
进一步的，所述Ta2NiSe5层吸收线性二向色性的双轴性特点为Ta2NiSe5层在可见光波段以Armchair方向的偏振吸收占主导，Ta2NiSe5层在红外波段以Zigzag方向的偏振吸收占主导。
优选的，双轴切换的临界波长为790nm～820nm。
进一步的，还包括：
根据光生电流二向色性比值或光生电流差值，辅助判断线偏振光类型，实现波段分辨。
优选的，所述光生电流二向色性比值表示为：
PDR＝IArm/IZig
其中，PDR为光生电流二向色性比值，IArm为线偏振光在Armchair方向的光生电流，IZig为线偏振光在Zigzag方向的光生电流；
所述光生电流差值表示为：
ΔI＝IArm-IZig
其中，ΔI为光生电流差值，IArm为线偏振光在Armchair方向的光生电流，IZig为线偏振光在Zigzag方向的光生电流。
优选的，若光生电流二向色性比值大于1或者光生电流差值大于0，则线偏振光为可见光；若光生电流二向色性比值小于1或者光生电流差值小于0，则线偏振光为红外光。
第二方面，本发明提供了一种多维光信息探测器，用于上述基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法；
一种多维光信息探测器，包括硅衬底、设置于硅衬底上的二氧化硅氧化层和设置于二氧化硅氧化层上的Ta2NiSe5层；
所述Ta2NiSe5层沿宽度方向的一侧设置有漏极金属电极，所述Ta2NiSe5层沿宽度方向的另一侧设置有源极金属电极；
所述硅衬底的底面设置有栅极电极。
进一步的，所述Ta2NiSe5层为单层或多层。
进一步的，所述漏极金属电极的材质为金、银、铟、铜和钛中的一种或多种，所述源极金属电极的材质为金、银、铟、铜和钛中的一种或多种。
第三方面，本发明提供了一种上述多维光信息探测器的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、准备并清洗硅衬底；
步骤2、通过机械剥离方法或生长方法在硅衬底上制备Ta2NiSe5薄膜；
步骤3、在Ta2NiSe5薄膜沿宽度方向的两侧分别制备漏极金属电极和源极金属电极；
步骤4、在硅衬底底面蒸镀金属电极，形成栅极。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的技术方案，利用二维Ta2NiSe5的结构各向异性所产生的线偏振光敏感性实现偏振探测，利用Ta2NiSe5独特的偏振吸收二向色性实现可见光和近红外光的波段分辨，结构简单、成本低廉。
2、本发明提供的技术方案，利用简单的结构，即可实现光强、偏振、波长多维光信息探测，制备简单。
3、本发明提供的技术方案，以硅为衬底，与CMOS工艺兼容，易于集成；探测器尺寸小，探测范围可覆盖可见光到红外光(0.4微米～1.6微米)。
4、本发明提供的技术方案，探测光谱范围可通过Ta2NiSe5层的层数设置调控，光电响应特性可通过栅极电压或源极电压和漏极电压进行调控。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例提供的多维光信息探测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的多维光信息探测器的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的层状二维Ta2NiSe5材料的原子结构示意图；
图4为本发明实施例提供的30nm厚的Ta2NiSe5层的偏振吸收谱示意图；
图5为本发明实施例提供的5nm厚的Ta2NiSe5层的偏振吸收谱示意图；
图6为本发明实施例提供的Ta2NiSe5材料在Zigzag和Armchair方向的偏振吸收谱对比示意图；
图7为本发明实施例提供的探测器在700nm可见光光照下光生电流随偏振角度(0-360°)的变化极化图；
图8为本发明实施例提供的探测器在980nm近红外光照下光生电流随偏振角度(0-360°)的变化极化图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
现有技术中的多维光信息的探测需要借助复杂的光学系统，成本高，结构复杂；因此，本发明提供了一种基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法，利用Ta2NiSe5材料的偏振特性进行多维光信息探测。
Ta2NiSe5作为三元金属硫属化合物的典型代表，是一种具有弱范德华相互作用的单斜结构层状材料，其周期性重复的锯齿形原子链引起了显著的面内各向异性，如图2所示。该材料从块体到单层均保持直接带隙，块体带隙为0.36eV，并且具有高载流子密度和优异的光吸收效率。这些特性使得Ta2NiSe5成为光电子器件的有力竞选者。
发明人在在探究Ta2NiSe5的偏振吸收特性时发现了其与众不同的特点，如图3、图4所示，图3和图4分别为30nm和5nm厚的Ta2NiSe5的偏振吸收谱，除了高吸收强度外，其吸收线性二向色性(Linear Dichroism-LD，线偏振光各向异性吸收的一种现象)呈现显著的双轴型特点，即在可见光波段(400nm-780nm)Armchair方向的吸收占主导，而在红外波段(>820nm)发生90°旋转，Zigzag方向吸收占主导，切换临界波长分别为820nm和800nm。这一独特特性尚未发现相关报道。厚度不同发生吸收双轴切换的临界波长有所变化(790～820nm范围内)，这与带隙有关，厚度增大，带隙减小，切换波长发生红移。
在此基础之上，提出设计基于二维Ta2NiSe5的多维信息探测器，在可见光和红外波段分别以Armchair和Zigzag方向的偏振光响应为主导，以光生电流二向色性比值PDR(IArm/IZig)或电流差值(IArm-IZig)作为参考，即可见光波段PDR>1((IArm-IZig)>0)而近红外波段PDR<1((IArm-IZig)<0)，通过此切换实现宽带响应基础上的选择性波段分辨，并兼具偏振信息，进而实现光强、偏振、波长多维信息探测。
接下来，结合图1-图8对本实施例公开的一种基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法进行详细说明。该基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法，包括如下步骤：
S1、将线偏振光入射至多维光信息探测器的Ta2NiSe5层，转动多维光信息探测器以调节偏振角度，获取光生电流随偏振角度变化的变化极化图，如图7、图8所示。
其中，线偏振光可以为自然界中的线偏振光或者光源经线偏振片产生的线偏振光。
具体的，选择一个参考方向，以该参考方向为基准确认线偏振光的入射角度，线偏振光的入射角度为线偏振光与该参考方向的夹角。确定参考方向后，旋转多维光信息探测器，调整夹角(即偏振角度)，即可获取光生电流变化极化图。
例如，以水平方向为参考方向，将参考方向定义为0°，旋转多维光信息探测器由0°至360°，获取光生电流变化极化图。
进一步的，在一些实施例中，可以在线偏振光的入射光路中设置半波片，通过转动半波片，保持多维光信息探测器不动，改变入射偏振角度。
S2、根据变化极化图和Ta2NiSe5层吸收线性二向色性的双轴性特点，判断线偏振光类型，以实现波段分辨；其中，变化极化图包含光生电流大小信息，以反映多维光信息探测器对线偏振光强度的响应程度。
图7、图8中，0°(180°)轴为Armchair方向，90°(270°)为Zigzag方向，根据Ta2NiSe5层吸收线性二向色性的双轴性特点，若变化极化图聚焦在Armchair方向，则入射的线偏振光为可见光波段；若变化极化图聚焦在Zigzag方向，则入射的线偏振光为红外波段。
进一步的，双轴切换的临界波长为790nm～820nm。
S3、根据光生电流二向色性比值(Photocurrent Dichroic Ratio-PDR)或光生电流差值ΔI，辅助判断线偏振光类型，实现波段分辨。
具体的，光生电流二向色性比值PDR表示为：
PDR＝IArm/IZig
其中，PDR为光生电流二向色性比值，IArm为线偏振光在Armchair方向的光生电流，IZig为线偏振光在Zigzag方向的光生电流；
光生电流差值ΔI表示为：
ΔI＝IArm-IZig
其中，ΔI为光生电流差值，IArm为线偏振光在Armchair方向的光生电流，IZig为线偏振光在Zigzag方向的光生电流。
若光生电流二向色性比值PDR大于1或者光生电流差值ΔI大于0，则线偏振光为可见光；若光生电流二向色性PDR比值小于1或者光生电流差值ΔI小于0，则线偏振光为红外光。
进一步的，可以通过调整多维光信息探测器上的Ta2NiSe5层数调控光谱范围。
具体的，随着Ta2NiSe5层数增加，厚度增加，使得Ta2NiSe5带隙减小，使得双轴切换的临界波长发生红移从而调控光谱范围。双轴切换的临界波长范围为790nm-820nm。
接下来，本实施例还公开了一种用于上述基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法的多维光信息探测器，该多维光信息探测器包括硅衬底、设置于硅衬底上的二氧化硅氧化层和设置于二氧化硅氧化层上的Ta2NiSe5层；Ta2NiSe5层沿宽度方向的一侧设置有漏极金属电极，Ta2NiSe5层沿宽度方向的另一侧设置有源极金属电极；硅衬底的底面设置有栅极电极。
本实施例中，Ta2NiSe5层为单层，厚度不同发生吸收双轴切换的临界波长有所变化，因此可以通过调控Ta2NiSe5层的层数进行探测光谱范围的调控。漏极金属电极的材质为金，源极金属电极的材质为金。
本实施例中还公开了上述多维光信息探测器的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、准备并清洗硅衬底；
步骤2、通过机械剥离方法或生长方法在硅衬底上制备Ta2NiSe5薄膜；
步骤3、在Ta2NiSe5薄膜沿宽度方向的两侧分别制备漏极金属电极和源极金属电极；
步骤4、在硅衬底底面蒸镀金属电极，形成栅极。
示例性的，具体流程如下：
(1)准备并清洗表面盖有大约300nm厚SiO2的高掺杂P型Si衬底。
(2)采用机械剥离方法制备一定厚度的Ta2NiSe5，通过定向转移技术将Ta2NiSe5薄膜覆盖在SiO2之上，或者采用已有生长方法直接在SiO2/Si基底上面生长一定厚度的Ta2NiSe5薄膜。
(3)采用标准光刻工艺，旋涂光刻胶，在光刻机下定位的Ta2NiSe5，使用光刻掩膜版进行曝光，然后显影。
(5)蒸镀源、漏电极金属材料，然后用有机溶剂剥离光刻胶，形成源、漏电极。
(6)从Si衬底背面将其减薄、抛光，蒸镀金属电极，形成栅极。
上述实施例中对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法，其特征在于，包括：
将线偏振光入射至多维光信息探测器的Ta2NiSe5层，转动多维光信息探测器以调节偏振角度，获取光生电流随偏振角度变化的变化极化图；
根据变化极化图和Ta2NiSe5层吸收线性二向色性的双轴性特点，判断线偏振光类型，以实现波段分辨；
其中，所述变化极化图包含光生电流大小信息，以反应多维光信息探测器对线偏振光强度的响应程度。
2.如权利要求1所述的基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法，其特征在于，所述Ta2NiSe5层吸收线性二向色性的双轴性特点为Ta2NiSe5层在可见光波段以Armchair方向的偏振吸收占主导，Ta2NiSe5层在红外波段以Zigzag方向的偏振吸收占主导。
3.如权利要求2所述的基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法，其特征在于，双轴切换的临界波长为790nm～820nm。
4.如权利要求1所述的基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法，其特征在于，还包括：
根据光生电流二向色性比值或光生电流差值，辅助判断线偏振光类型。
5.如权利要求4所述的基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法，其特征在于，所述光生电流二向色性比值表示为：
PDR＝IArm/IZig
其中，PDR为光生电流二向色性比值，IArm为线偏振光在Armchair方向的光生电流，IZig为线偏振光在Zigzag方向的光生电流；
所述光生电流差值表示为：
ΔI＝IArm-IZig
其中，ΔI为光生电流差值，IArm为线偏振光在Armchair方向的光生电流，IZig为线偏振光在Zigzag方向的光生电流。
6.如权利要求4所述的基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法，其特征在于，若光生电流二向色性比值大于1或者光生电流差值大于0，则线偏振光为可见光；若光生电流二向色性比值小于1或者光生电流差值小于0，则线偏振光为红外光。
7.用于权利要求1-6任一项所述的基于二维Ta2NiSe5偏振特性的多维光信息探测方法的多维光信息探测器，其特征在于，包括硅衬底、设置于硅衬底上的二氧化硅氧化层和设置于二氧化硅氧化层上的Ta2NiSe5层；
所述Ta2NiSe5层沿宽度方向的一侧设置有漏极金属电极，所述Ta2NiSe5层沿宽度方向的另一侧设置有源极金属电极；
所述硅衬底的底面设置有栅极电极。
8.如权利要求7所述的多维光信息探测器，其特征在于，所述Ta2NiSe5层为单层或多层。
9.如权利要求7所述的多维光信息探测器，其特征在于，所述漏极金属电极的材质为金、银、铟、铜和钛中的一种或多种，所述源极金属电极的材质为金、银、铟、铜和钛中的一种或多种。
10.如权利要求7-9任一项所述的多维光信息探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、准备并清洗硅衬底；
步骤2、通过机械剥离方法或生长方法在硅衬底上制备Ta2NiSe5薄膜；
步骤3、在Ta2NiSe5薄膜沿宽度方向的两侧分别制备漏极金属电极和源极金属电极；
步骤4、在硅衬底底面蒸镀金属电极，形成栅极。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109870234A (zh) * | 2017-12-04 | 2019-06-11 | 北京大学 | 基于第二类外尔半金属二碲化钼的光探测器及其探测方法 |
| CN109916516A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-21 | 郑州大学 | 一种二维二硒化钯纳米薄膜在宽波段偏振光信号检测中的应用 |
| US20200052146A1 (en) * | 2016-07-12 | 2020-02-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Electromagnetic wave detector and electromagnetic wave detector array |
| US20210020797A1 (en) * | 2018-06-26 | 2021-01-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Electromagnetic wave detector, and electromagnetic wave detector array |
| US20210223097A1 (en) * | 2018-06-26 | 2021-07-22 | Royal Melbourne Institute Of Technology | Sensor and method for discriminating between wavelength regions using the sensor |
| CN115360259A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-11-18 | 南京理工大学 | 硒化镍钽/硒化钨异质结光电探测器及其制备方法 |
-
2023
- 2023-09-15 CN CN202311193039.5A patent/CN117213634A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200052146A1 (en) * | 2016-07-12 | 2020-02-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Electromagnetic wave detector and electromagnetic wave detector array |
| CN109870234A (zh) * | 2017-12-04 | 2019-06-11 | 北京大学 | 基于第二类外尔半金属二碲化钼的光探测器及其探测方法 |
| US20210020797A1 (en) * | 2018-06-26 | 2021-01-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Electromagnetic wave detector, and electromagnetic wave detector array |
| US20210223097A1 (en) * | 2018-06-26 | 2021-07-22 | Royal Melbourne Institute Of Technology | Sensor and method for discriminating between wavelength regions using the sensor |
| CN109916516A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-21 | 郑州大学 | 一种二维二硒化钯纳米薄膜在宽波段偏振光信号检测中的应用 |
| CN115360259A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-11-18 | 南京理工大学 | 硒化镍钽/硒化钨异质结光电探测器及其制备方法 |
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