本发明涉及一种光电探测技术，具体为一种偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器。
背景技术：
1、多波段光电探测器作为一种能够检测多个波长范围(可见光，近红外，中波红外)的光电器件，在现代智能感知系统中拓宽了人类的感知范围，快速精准无串扰地获得多个波段的信息，对智能系统的性能提升有非凡意义。
2、传统的光学系统常采用窄带滤光片耦合，在探测器前实现分光，成像系统臃肿。近年来的工作着重于探测器端的选择性探测，主要通过以下两种方式实现：
3、一种是通过各种滤光片与多感光芯片的组合，使其在同一时刻分别接收同一目标在不同窄光谱波段范围内辐射或反射的光信号，结合轮转滤光片等分光结构设计，可以实现多个探测波长的调谐，如专利cn116719096a。然而，这种方法往往会增加探测器的结构尺寸和复杂度，作为一种成熟的探测器端外手段，已经丧失了创新性。
4、另一种思路，设计双波段或多波段选择性探测器，使用单个像素单元即可准确分辨不同波段的光信号。该类技术目前主要利用超表面和超晶格，如cn109887943b和cn110911521a，通过设计选择性吸收增强的宽光谱多波段探测结构；这种结构涉及复杂的微纳加工工艺，或者材料工艺，以及固定的双波段吸收峰，很难实现灵活的调制功能。类似的思路，将两个不同敏感范围的光电二极管堆叠在串联或背靠背结构中实现，例如cn116960195a。该策略可以通过电学调制实现一种智能化、高集成度的光谱探测，但该类器件工作波长固定在两个波段，难以实现高灵活度的波长调谐，并且探测波段间存在明显的光学串扰。
5、综上可见，现有探测器端的技术方案围绕集成多种选择性吸收材料进行设计，只能针对特定设计波段探测，无法灵活调制选择探测波段，并且存在明显的光学串扰；现有手段始终无法同时解决探测系统集成度和精准探测的矛盾。
技术实现思路
1、针对上述存在的问题或不足，为解决现有多波段光电探测器系统无法兼顾集成度和灵活精准探测问题，本发明提供了一种偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器，基于非对称背靠背肖特基结产生的光电流极性切换过渡态，可实现偏压调制的快速原位任意波段对准，同时具有超低的噪声量级的光学串扰，单色光识别等功能。
2、本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
3、一种偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器，包括无机半导体衬底、半金属薄膜和电极，半金属薄膜和电极均设置于衬底同一表面上。
4、所述半金属薄膜制备在无机半导体衬底上，与半金属薄膜形成异质结产生光门控效应增大光响应，具有窄带隙或零带隙，对红外光具有吸收作用。
5、所述电极为具有不同面积大小的正、负电极两个；电极与无机半导体衬底形成非对称的背靠背肖特基结，背靠背肖特基结在光照下产生偏压依赖由负转正的光电流；并且所述半金属薄膜与电极欧姆接触，形成红外光电导结构，实现宽波段的光电导响应，其光电流极性不随偏压反转，始终为正。
6、所述无机半导体衬底和半金属薄膜在可见近红外的吸收曲线具有连续单调区。
7、进一步的，所述背靠背肖特基结通过设计电极和衬底之间的非对称肖特基势垒实现，背靠背肖特基结的对称性破缺通过不同功函数的电极材料或不同的几何接触实现。
8、进一步的，对波长的选择性基于光电流极性反转过渡态，通过肖特基结对称性的破缺，实现0v(伏)下的自驱动光电探测，并规定光电流方向，反向工作的肖特基结主导响应，产生负极性光电流；正向工作的肖特基结响应小于前者，产生正极性光电流，总响应为沟道光响应的总和，故得到0v(伏)下负极性光电流。
9、进一步的，所述电极材料为任意与无机半导体衬底功函数匹配的材料。
10、进一步的，所述无机半导体衬底与半金属薄膜形成异质结的同时，还具备空穴传输、电子阻挡，或者电子传输、空穴阻挡的能带结构，从而提高衬底响应波段的响应度，产生光门控效应以获得高增益，提高探测器的响应度。
11、进一步的，光电探测器的表面光敏区域进行光阑遮光处理，降低不同辐照下的光敏面差异带来的对反转偏压的影响，所述光敏区域为电极沟道所处的平面结构。
12、进一步的，上述偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器，具体工作机理有：
13、所述背靠背肖特基结分别工作在正偏和反偏下，随着外加电压的增大，反偏的结逐渐占主导作用；当偏压达到反转偏压时，光电流为零，实现对目标波段的抑制；继续增大偏压，光电流极性为正。
14、通过光电流极性过渡态的反转偏压不同，实现对目标波长的敏感，无机半导体衬底的光吸收具有单调区，单调区内各波长的吸收强度不同，导致各个波段的光电流极性反转偏压不同，实现偏压可调的光学带阻探测器。
15、进一步的，上述偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
16、步骤1、对无机半导体衬底表面进行清洁，并干燥后备用。
17、步骤2、对步骤1所得的无机半导体衬底在其表面制备半金属薄膜，半金属薄膜与衬底形成异质结，并预留供电极和衬底的接触空间。
18、步骤3、对步骤2得到的衬底进行图案化电极制备，图案化电极为不同面积大小的正、负电极两个；其中电极与无机半导体衬底形成非对称的背靠背肖特基结，且半金属薄膜与电极欧姆接触，形成红外光电导结构，电极的厚度足够形成全反射层。
19、进一步的，所述制备半金属薄膜的方法为热蒸发，磁控溅射，化学气相沉积，物理气相沉积，干法湿法转移中任意一种。
20、本发明首次提出了利用光电流极性过渡态实现波长的选择性探测，为波长选择性探测提供了一条新的解决途径。在本发明中，不同光照波段反转偏压的大小随肖特基结的光敏层光吸收强度成线性依赖关系，同时也会受光功率的影响而发生偏移，工作在光功率密度变化不会对波长变化带来的反转偏压产生串扰的条件下。本发明无需多种敏感波段的材料复合即可实现波长的选择性探测，大大降低了器件制备复杂度，降低制造成本；同时没有尺寸要求，且与硅基工艺兼容，可实现微纳集成，大大提高了探测系统的集成度。
21、本发明的有益效果如下：
22、1.在0v和大偏置电压下，具有从可见光到中波红外的超宽带响应波段。
23、2.基于光电流极性的过渡态，可将单一波段的光信号抑制到噪声水平，完全消除了对应波段的光学串扰。
24、3.与现有的多敏感材料，结构复合器件，如超晶格，超表面，多二极管堆叠技术相比，本发明突破了固定波段的局限，可灵活调制多波段探测。
25、综上所述，本发明通过光电流极性切换过渡态的宽光谱偏置，基于工作偏压，具有宽光谱探测和选择性探测两种模式，可实现快速原位任意波段对准，同时具有超低的噪声量级的光学串扰，单色光识别等功能，所提出的光谱选择探测思路为多波段探测在自动驾驶，监控，加密通信的应用提供了一条潜在的途径。
1.一种偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器，其特征在于：包括无机半导体衬底、半金属薄膜和电极，半金属薄膜和电极均设置于衬底同一表面上；
2.如权利要求1所述偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器，其特征在于：所述背靠背肖特基结通过设计电极和衬底之间的非对称肖特基势垒实现，背靠背肖特基结的对称性破缺通过不同功函数的电极材料或不同的几何接触实现。
3.如权利要求1所述偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器，其特征在于：对波长的选择性基于光电流极性反转过渡态，通过肖特基结对称性的破缺，实现0伏下的自驱动光电探测，并规定光电流方向，反向工作的肖特基结主导响应，产生负极性光电流；正向工作的肖特基结响应小于前者，产生正极性光电流，总响应为沟道光响应的总和，故得到0伏下负极性光电流。
4.如权利要求1所述偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器，其特征在于：所述电极材料为任意与无机半导体衬底功函数匹配的材料。
5.如权利要求1所述偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器，其特征在于：所述无机半导体衬底与半金属薄膜形成异质结的同时，还具备空穴传输、电子阻挡，或者电子传输、空穴阻挡的能带结构，从而提高衬底响应波段的响应度，产生光门控效应以获得高增益，提高探测器的响应度。
6.如权利要求1所述偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器，其特征在于：光电探测器的表面光敏区域进行光阑遮光处理，降低不同辐照下的光敏面差异带来的对反转偏压的影响，所述光敏区域为电极沟道所处的平面结构。
7.如权利要求1所述偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器，其特征在于，具体工作机理有：
8.如权利要求1所述偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.如权利要求8所述偏压可重构宽光谱多波段选择性光电探测器的制备方法，其特征在于：所述制备半金属薄膜的方法为热蒸发，磁控溅射，化学气相沉积，物理气相沉积，干法湿法转移中任意一种。
