【摘 要】
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光电探测器作为一种对特定波段信号探测的一类光电器件,被广泛应用于可见光成像、红外遥感、光通信等领域中。新型的纳米结构表面等离激元光电探测器能够激发丰富的局域光学共振模式,具有光吸收效率高、吸收光谱范围可调等优点。为了实现低成本制备纳米结构、有效控制纳米结构的形貌大小及分布位置,本研究采用了自制的双通阳极氧化铝（AAO）模板作为掩膜,制备了颗粒型表面等离激元光电探测器。由于AAO掩膜的结构参数决定了
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光电探测器作为一种对特定波段信号探测的一类光电器件,被广泛应用于可见光成像、红外遥感、光通信等领域中。新型的纳米结构表面等离激元光电探测器能够激发丰富的局域光学共振模式,具有光吸收效率高、吸收光谱范围可调等优点。为了实现低成本制备纳米结构、有效控制纳米结构的形貌大小及分布位置,本研究采用了自制的双通阳极氧化铝（AAO）模板作为掩膜,制备了颗粒型表面等离激元光电探测器。由于AAO掩膜的结构参数决定了纳米颗粒的形貌参数,本文分别对自组织生长的单通AAO模板以及去除阻挡层的双通AAO模板的制备工艺条件进行了优化探索。在此基础上,利用自制的双通AAO模板沉积金属纳米颗粒,并将其应用到4H-Si C薄膜光电探测器中,提高器件的亮电流、拓宽响应谱。主要的研究成果如下:（1）对于AAO模板:通过对单通AAO模板的制备条件,包括氧化时间、扩孔时间、添加剂浓度等优化,成功制备了较为有序的周期为100 nm以及周期为500 nm的单通AAO模板。然后,利用聚合物保护AAO模板,结合低成本的化学腐蚀法成功制备了周期100 nm、孔径约75 nm以及周期500 nm、孔径约300 nm的双通AAO模板。（2）基于双通AAO模板的颗粒型表面等离激元高性能光电探测器:利用双通AAO模板作为掩膜,在4H-Si C基底上进行蒸镀,成功制备了颗粒大小为300 nm、高度为80nm的Ag纳米颗粒,将薄膜的吸收从400 nm以下拓宽到了近红外波段。由于金属纳米颗粒能够激发表面等离激元热电子,从而提高了Si C光电探测器在375 nm、565 nm、660 nm、850 nm波长下的亮电流。此外,在可见光-近红外的范围内器件的响应率与探测率均有所提高,在1100 nm波长下器件的响应率与探测率分别由2.05×10-3 m A/W、5.61×108 Jones上升至1.11×10-1 m A/W、3.02×1010 Jones,将器件的响应谱由200-400 nm拓宽到200-1100 nm。总之,本论文提出了双通AAO模板制备表面等离激元光电探测器,实现了紫光下亮电流的提升,将器件的响应谱拓宽到了近红外。本工作内容为今后拓宽光电探测器吸收光谱、提高响应率等方面的研究提供参考。
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