一种高灵敏光探测器的制作方法

    专利2022-07-07  95


    本发明涉及光探测领域,具体涉及一种高灵敏光探测器。



    背景技术:

    随着科技的进步和社会的发展,光探测器应用的领域越来越广泛,相应地对光探测器的要求越来越高。其中,光纤在光信号传输和传感器设置等各个方面具有重要的应用。探测光纤中传播的光具有重要的应用价值。传统光探测技术成本高或光探测技术的灵敏度低。



    技术实现要素:

    为解决以上问题,本发明提供了一种高灵敏光探测器,包括绝缘层、纤芯、有机共轭聚合物材料层、源极、漏极,有机共轭聚合物材料层置于绝缘层上,纤芯置于有机共轭聚合物材料层内,纤芯与绝缘层不接触,源极和漏极置于有机共轭聚合物材料层上,源极和漏极分别置于纤芯的两侧。

    更进一步地,纤芯的截面为圆形。

    更进一步地,纤芯的截面为半圆形。

    更进一步地,半圆形的平面平行于有机共轭聚合物材料层的表面。

    更进一步地,半圆形的平面位于有机共轭聚合物材料层的表面一侧。

    更进一步地,还包括贵金属颗粒,贵金属颗粒置于纤芯的平面上,贵金属颗粒置于有机共轭聚合物材料层内。

    更进一步地,贵金属颗粒的个数为多个。

    更进一步地,贵金属颗粒的形状和尺寸相同,贵金属颗粒周期排列。

    更进一步地,贵金属颗粒的材料为金或银。

    更进一步地,有机共轭聚合物材料层的材料为聚3-己基噻吩。

    本发明的有益效果:本发明提供了一种高灵敏光探测器,包括绝缘层、纤芯、有机共轭聚合物材料层、源极、漏极,有机共轭聚合物材料层置于绝缘层上,纤芯置于有机共轭聚合物材料层内,纤芯与绝缘层不接触,源极和漏极置于有机共轭聚合物材料层上,源极和漏极分别置于纤芯的两侧。应用时,纤芯中的光耦合到有机共轭聚合物材料层内,改变了有机共轭聚合物材料层的载流子迁移率,从而改变了有机共轭聚合物材料层的导电特性。根据有机共轭聚合物材料层导电特性的变化确定光的强度。本发明基于有机共轭聚合物材料,成本低;另外,因为有机共轭聚合物材料的载流子迁移率严重地依赖于外加光场,因此本发明的光探测灵敏度高。

    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是一种高灵敏光探测器的示意图。

    图2是又一种高灵敏光探测器的示意图。

    图3是再一种高灵敏光探测器的示意图。

    图中:1、绝缘层;2、纤芯;3、有机共轭聚合物材料层;4、源极;5、漏极;6、贵金属颗粒。

    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

    本发明提供了一种高灵敏光探测器,如图1所示,包括绝缘层1、纤芯2、有机共轭聚合物材料层3、源极4、漏极5。绝缘层1的材料为氮化硅或氧化铝。有机共轭聚合物材料层3置于绝缘层1上。有机共轭聚合物材料层3的材料为有机共轭聚合物材料。具体地,有机共轭聚合物材料层3的材料为聚3-己基噻吩。纤芯2的截面为圆形,也就是说,纤芯2为普通的圆形纤芯。这样一来,制备简单,成本低。纤芯2置于有机共轭聚合物材料层3内,纤芯2与绝缘层1不接触。这样一来,纤芯2中的光更多地耦合到有机共轭聚合物材料层3内,用以改变有机共轭聚合物材料层3的载流子迁移率。如果纤芯2与绝缘层接触,纤芯2中的光容易被限制在纤芯2与绝缘层1之间,从而较少地改变有机共轭聚合物材料层3表面的载流子迁移率,从而较少地改变有机共轭聚合物材料层3的导电特性。源极4和漏极5的材料为铜。源极4和漏极5置于有机共轭聚合物材料层3上,源极4和漏极5分别置于纤芯2的两侧。这样一来,纤芯2中的光才能够更多地改变源极4和漏极5之间的导电特性。

    应用时,待测光在纤芯2中传播,纤芯2中的光耦合到有机共轭聚合物材料层3内,改变了有机共轭聚合物材料层3的载流子迁移率,从而改变了有机共轭聚合物材料层3的导电特性。根据有机共轭聚合物材料层3导电特性的变化确定光的强度。本发明是基于有机共轭聚合物材料的,成本低;另外,因为有机共轭聚合物材料的载流子迁移率严重地依赖于外加光场,因此本发明的光探测灵敏度高。

    实施例2

    在实施例1的基础上,如图2所示,纤芯2的截面为半圆形。半圆形的平面平行于有机共轭聚合物材料层的表面。实验上,可以通过抛磨纤芯2,从而获得具有半圆形截面的纤芯2。半圆形的平面位于有机共轭聚合物材料层3的表面一侧。这样一来,纤芯2中的光更容易从而纤芯2的平面耦合出纤芯2,并照射到有机共轭聚合物材料层3表面,从而更多地改变有机共轭聚合物材料层3表面的载流子迁移率,从而更多地改变有机共轭聚合物材料层3的导电特性,从而实现更高灵敏度的光探测。

    实施例3

    在实施例2的基础上,如图3所示,还包括贵金属颗粒6,贵金属颗粒6的材料为金或银。贵金属颗粒6置于纤芯2的平面上,贵金属颗粒6置于有机共轭聚合物材料层3内。这样一来,纤芯2中的光更容易从纤芯2中耦合出来,并且贵金属颗粒6上形成局域表面等离激元共振,从而在贵金属颗粒6附近形成强电场,而贵金属颗粒6与有机共轭聚合物材料层3的表面距离很近,从而更多地改变有机共轭聚合物材料层3的载流子迁移率,从而更多地改变有机共轭聚合物材料层3的导电特性,从而实现更高灵敏度的光探测。

    贵金属颗粒6的个数为多个,这些贵金属颗粒6的形状和尺寸相同,贵金属颗粒6周期排列。这样一来,贵金属颗粒6具有相同的共振频率。当纤芯2中光的频率与贵金属颗粒6中电荷的固有振动频率相同,贵金属颗粒6附近形成更强的电场,从而更多地改变有机共轭聚合物材料层3的导电特性。因此,本实施例还具有识别光频率的能力。

    更进一步地,在贵金属颗粒6的表面设置石墨烯层。也就是说,石墨烯层覆盖贵金属颗粒6。一方面,石墨烯层提升了载流子的寿命;另一方面,石墨烯层更进一步地聚集了贵金属颗粒6附近的电场。这两方面的效果均有利于更进一步地改变有机共轭聚合物材料层3的载流子迁移率和导电特性,从而实现更高灵敏度的光探测。

    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。


    技术特征:

    1.一种高灵敏光探测器,其特征在于,包括绝缘层、纤芯、有机共轭聚合物材料层、源极、漏极,所述有机共轭聚合物材料层置于所述绝缘层上,所述纤芯置于所述有机共轭聚合物材料层内,所述纤芯与所述绝缘层不接触,所述源极和所述漏极置于所述有机共轭聚合物材料层上,所述源极和所述漏极分别置于所述纤芯的两侧。

    2.如权利要求1所述的高灵敏光探测器,其特征在于:所述纤芯的截面为圆形。

    3.如权利要求1所述的高灵敏光探测器,其特征在于:所述纤芯的截面为半圆形。

    4.如权利要求3所述的高灵敏光探测器,其特征在于:所述半圆形的平面平行于所述有机共轭聚合物材料层的表面。

    5.如权利要求4所述的高灵敏光探测器,其特征在于:所述半圆形的平面位于所述有机共轭聚合物材料层的表面一侧。

    6.如权利要求5所述的高灵敏光探测器,其特征在于:还包括贵金属颗粒,所述贵金属颗粒置于所述纤芯的平面上,所述贵金属颗粒置于所述有机共轭聚合物材料层内。

    7.如权利要求6所述的高灵敏光探测器,其特征在于:所述贵金属颗粒的个数为多个。

    8.如权利要求7所述的高灵敏光探测器,其特征在于:所述贵金属颗粒的形状和尺寸相同,所述贵金属颗粒周期排列。

    9.如权利要求8所述的高灵敏光探测器,其特征在于:所述贵金属颗粒的材料为金或银。

    10.如权利要求1-9任一项所述的高灵敏光探测器,其特征在于:所述有机共轭聚合物材料层的材料为聚3-己基噻吩。

    技术总结
    本发明提供了一种高灵敏光探测器,包括绝缘层、纤芯、有机共轭聚合物材料层、源极、漏极,有机共轭聚合物材料层置于绝缘层上,纤芯置于有机共轭聚合物材料层内,纤芯与绝缘层不接触,源极和漏极置于有机共轭聚合物材料层上,源极和漏极分别置于纤芯的两侧。本发明成本低、光探测灵敏度高。

    技术研发人员:不公告发明人
    受保护的技术使用者:西安柯莱特信息科技有限公司
    技术研发日:2020.11.25
    技术公布日:2021.03.12

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