CN211150598U - 一种基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器，该基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器包括衬底、二氧化硅层、石墨烯层、钙钛矿层、电极。二氧化硅层置于衬底上，石墨烯层置于二氧化硅层上，钙钛矿层置于石墨烯层上，电极设置于钙钛矿层上，二氧化硅层、石墨烯层、钙钛矿层中设有贯穿的孔洞。被探测光耦合进入钙钛矿层中的孔洞进入二氧化硅层，然后被限制在二氧化硅层中，二氧化硅层作为波导层聚集更多的光，有利于钙钛矿层吸收更多的光，也提高了石墨烯层对红外线的吸收，最终提高本光电探测器对光的吸收效率，提高了探测灵敏度。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电领域，具体涉及一种基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器。
背景技术
光电探测器将光信号转化为电信号，实现光信号的测量，是光信息技术领域重要的探测器件，在信息传输、环境检测、国防军工等领域有着重要的应用。钙钛矿是新兴的光电转换材料，具有载流子扩散距离长和载流子寿命长的优点，受到越来越多的关注。当钙钛矿接受光照射，钙钛矿层吸收光子产生电子-空穴对。在电场作用下，电子与空穴分离，形成电流，完成了光电信号转化。传统的钙钛矿光电探测器对光的吸收少，尤其是对红外线的吸收少，只能在强光下探测，降低了探测极限，探测灵敏度低。
发明内容
为解决传统钙钛矿光电探测器探测灵敏度低的问题，本实用新型提供了一种基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器，该基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器包括衬底、二氧化硅层、石墨烯层、钙钛矿层、电极。二氧化硅层置于衬底上，石墨烯层置于二氧化硅层上，钙钛矿层置于石墨烯层上，电极设置于钙钛矿层上，二氧化硅层、石墨烯层、钙钛矿层中设有贯穿的孔洞。
更进一步地，孔洞为圆形、方向或矩形。
更进一步地，孔洞的周期为方形周期。
更进一步地，衬底为硅衬底。
更进一步地，钙钛矿层的厚度大于100纳米、小于400纳米。
更进一步地，二氧化硅层的厚度大于10纳米、小于1微米。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器，在二氧化硅层、石墨烯层、钙钛矿层中设置贯穿的孔洞，被探测光耦合进入钙钛矿层中的孔洞进入二氧化硅层，然后被限制在二氧化硅层中，二氧化硅层作为波导层聚集更多的光，有利于钙钛矿层吸收更多的光，也提高了石墨烯层对红外线的吸收，最终提高本光电探测器对光的吸收效率，提高了探测灵敏度。
以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
图1是基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器的结构示意图。
图中：1、衬底；2、二氧化硅层；3、石墨烯层；4、钙钛矿层；5、孔洞；6、电极。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型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实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例
如图1所示，本实用新型提供的基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器包衬底1、二氧化硅层2、石墨烯层3、钙钛矿层4、电极6。二氧化硅层2置于衬底1上，石墨烯层3置于二氧化硅层2上，钙钛矿层4置于石墨烯层3上，电极6设置于钙钛矿层上，二氧化硅层2、石墨烯层3、钙钛矿层4中设有贯穿的孔洞5。孔洞5为圆形、方向或矩形，也可以为椭圆形、三角形等其他形状。孔洞5还可以设计为具有不一样长度和宽度的L形等手性结构，以实现对圆偏振光的检测。孔洞5的周期为方形周期，也可以为长方形周期。衬底1为硅衬底，还可以为蓝宝石衬底。钙钛矿层4的材料为ABX3型钙钛矿材料。钙钛矿层4的厚度大于100纳米、小于400纳米。二氧化硅层2的厚度大于10纳米、小于1微米。当被探测光照射到具有孔洞5的钙钛矿层4时，一方面被探测光被钙钛矿层4吸收，孔洞5周围产生更强的电场，从而有利于钙钛矿层4吸收更多的光；另一方面被探测光耦合进入孔洞5中，然后被限制在二氧化硅层2中，二氧化硅层2作为波导层聚集更多的光，有利于钙钛矿层4吸收更多的光，同时，石墨烯层3中也具有孔洞5，孔洞5的形状与周期可以调控石墨烯层3的共振波长，所以具有孔洞5的石墨烯层3也有利于石墨烯层3吸收更多的红外线。这两方面的效果均提高了本光电探测器对光的吸收效率，提高了探测灵敏度。
更进一步地，在二氧化硅层2中，孔洞5的尺寸逐渐减小，从而形成锥形的孔洞5。在不同的孔洞5的高度，锥形的孔洞5具有渐变的有效折射率，所以锥形的孔洞5增强了进入孔洞5的被探测光到二氧化硅层2中的耦合，最终提高了耦合进入二氧化硅层2的被探测光的强度，进而提高了探测灵敏度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器，包括衬底、二氧化硅层、石墨烯层、钙钛矿层、电极，二氧化硅层置于衬底上，石墨烯层置于二氧化硅层上，钙钛矿层置于石墨烯层上，电极设置于钙钛矿层上，其特征在于：二氧化硅层、石墨烯层、钙钛矿层中设有贯穿的孔洞。
2.如权利要求1所述的基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器，其特征在于：所述孔洞为圆形、方向或矩形。
3.如权利要求2所述的基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器，其特征在于：所述孔洞的周期为方形周期。
4.如权利要求3所述的基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器，其特征在于：所述衬底为硅衬底。
5.如权利要求4所述的基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器，其特征在于：所述钙钛矿层的厚度大于100纳米、小于400纳米。
6.如权利要求1-5任一项所述的基于钙钛矿的高灵敏度光电探测器，其特征在于：所述二氧化硅层的厚度大于10纳米、小于1微米。
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| CN (1) | CN211150598U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022110054A1 (zh) * | 2020-11-27 | 2022-06-02 | 华为技术有限公司 | 光电探测器、其制备方法、芯片及光学装置 |
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