“苏集创”是依托苏州大学国家技术转移中心（苏州大学知识产权运营中心），紧密围绕苏州产业创新集群布局，以苏州大学等国内外知名高校、科研院所、技术创新中心的集成创新成果为标的，构建科技、产业、资本深度融合的成果发布平台。
本期向大家推介的是苏州大学光电探测和传感技术领域的一项专利成果：基于杂化型等离子共振增强的红外探测器。
知识产权信息：
基于杂化型等离子共振增强的红外探测器
专利权人：苏州大学
专利类型：发明专利
专利号：ZL201811581248.6
发明人：吴绍龙;丁浩;徐玉亭;眭博闻;张程;秦琳玲;李孝峰
背景技术：
红外探测器的发展是红外技术发展的先导，一个国家红外探测器的技术水平代表着其红外技术发展的水平。近几十年红外技术的应用范围非常广泛，比如侦查、夜视、制导、气象、地貌、环境监测、遥感、热成像、光谱等。随着应用领域的拓宽，人们对红外探测波段范围的需求更高。为推动红外技术发展, 欧美等发达国家已率先启动无缝隙频谱波段探测计划，在长波红外/中波红外/可见光/微波等波段探测方面获得了重要进展。然而，高性能的红外光电探测器仍是当前发展的瓶颈。
在当前主流的光电探测器中，光吸收材料为半导体材料，器件结构包括：光电导型、p-n（或p-i-n）结型、肖特基结型和隧道结型。虽然目前先进的制造技术，可以将半导体层加工成微纳结构，使得基于半导体吸收的探测器的光响应度和等效噪声功率等技术指标相对块体结构具有极大提高，但半导体材料带隙却严重制约了可探测光波的范围。当入射光能量小于所用半导体材料的带隙时，探测器没有光响应；而当入射能量大于该带隙时，探测器虽有响应但不能实现窄带探测和选择性波长的探测。因此，发展区别于基于半导体吸收的新型光探测器件十分必要。
成果简介：
本发明属于光电探测和传感技术领域，为解决现有技术中基于金属吸收的光探测器的制备成本偏高、光吸收不高和吸收波段调制困难的问题提出一种基于杂化型等离子共振增强的红外探测器。
利用金属微纳米孔阵列层/半导体薄膜/金属薄膜复合结构构筑基于金属吸收的热电子红外探测器；通过激发顶层金属微纳米孔阵列的局域等离子共振、底金属膜层的表面等离激元，以及将两者耦合起来形成的杂化型等离子共振来极大增加金属对入射光的吸收，并将上下两层金属吸收光产生的热载流子均注入到中间半导体层，从而得到可观的光响应度；通过调控顶层微纳米孔的周期和直径、中间半导体层的厚度和折射率可以实现从近红外到中红外的可调光谱吸收。
新颖性及优点：
1）本技术方案是通过可调谐的金属微纳米孔结构参数和中间半导体层的厚度和材质来实现探测波段的调控，本探测器的光响应谱不受半导体带隙的限制，既定结构参数下对应的响应光谱较窄。但通过调节结构参数，可以在近红外到中红外光谱范围内实现目标波长或窄波段的高响应度探测。
2）本发明利用杂化型等离子共振来增强器件中金属对入射光的吸收，同时将顶、底层金属中所产生的热电子均注入到中间半导体层，从而保证热载流子能够充分有效地收集起来。而对于基于金属/绝缘介质层/金属（MIM）结构的隧道结热电子探测器，两层金属中的热电子是不能同时被收集且要相互抵消一部分；另外，基于MIM结构的探测器对中间层的要求非常高（非常薄、均匀且无介孔缺陷）。故与基于MIM结构的隧道结热电子探测器相比，本方案的探测器制备更容易，成本更低，且具备响应度更高的性能指标。
3）本发明方案所涉及的微纳结构为连成一体的微纳米孔结构化的薄膜层。此结构可以大面积（厘米级）、批量制备；而通常的微纳米结构则为离散、周期型分布的微纳米柱（或微纳米块或其他形状），这些结构一般采用对单结构逐一加工的技术而得到，需要用到电子束曝光或聚焦离子束加工技术等精密加工技术。此外，顶层金属为连成一体的微纳米孔阵列，可以将顶层金属内部不同区域产生的载流子引出至电极导线，而对于采用离散、周期性的微纳米结构阵列作为顶层金属的探测器，单根的顶层金属的电极导线不能将不同区域的载流子引出。故相对于其他金属微纳米结构基的热电子探测器，本发明所述的光探测器涉及的微纳结构和电极制备成本较低、且器件性能更好。
