本發(fā)明涉及紫外光探測器領域，具體涉及可見盲紫外光探測器。

背景技術：

由于可見盲紫外光探測器不受可見光和紅外光的干擾，使其能在可見光和紅外光環(huán)境中對紫外光進行探測，因而在科研、軍事和國防等領域具有非常重要和廣泛的應用。

本專利發(fā)明人已報道了上升時間達納秒和皮秒的快響應鈣鈦礦氧化物單晶的可見盲紫外光探測器，例如文獻1：j.xing等，opticsletters，vol.32,no.17,2526(2007)；文獻2：kunzhao等，appl.phys.lett.,89,173507(2006)；中國專利申請?zhí)?01010107349.7和中國專利申請?zhí)?00510082702.x公開了幾種紫外光探測器。但到目前為止，可見盲的紫外光探測器還很有限，靈敏度還不能滿足實用的要求，可見盲的紫外光線列和面陣探測器還未見報道。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術存在的上述技術問題，本發(fā)明的實施例提供了一種可見盲紫外光探測器單元，包括：

氧化物基片，所述氧化物基片的禁帶寬度為3～5電子伏特；

設在所述氧化物基片的表面上的第一電極和第二電極，所述第二電極具有通孔。

優(yōu)選的，所述第一電極和第二電極設置在所述氧化物基片的同一側，且所述第一電極位于所述第二電極的通孔中。

優(yōu)選的，所述第一電極位于所述第二電極的通孔的中心。

優(yōu)選的，所述第一電極和第二電極也可分別設置在所述氧化物基片的相對兩側。

優(yōu)選的，所述第一電極和第二電極的中心軸在同一直線上，且垂直所 述氧化物基片的表面。

優(yōu)選的，所述第二電極的通孔是圓孔、方形孔或多邊形孔。

優(yōu)選的，所述第一電極是圓形或多邊形。

優(yōu)選的，所述氧化物基片的材料為srtio3、batio3、linbo3、lanbo3、litao3、latao3或al2o3。

優(yōu)選的，所述第一電極或第二電極的材料為金、鉑、銀、鋁、銅、石墨、銦錫氧化物、釕酸鍶或合金等導電材料。

本發(fā)明的實施例還提供了一種可見盲紫外光探測器陣列，包括：

多個上述的可見盲紫外光探測器單元；

其中，所述多個可見盲紫外光探測器單元排列成一個陣列。

優(yōu)選的，所述多個可見盲紫外光探測器單元的第二電極電連接形成網(wǎng)狀結構。

本發(fā)明的可見盲紫外光探測器陣列實現(xiàn)對目標進行掃描探測、成像和跟蹤。

附圖說明

以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的可見盲紫外光探測器單元的立體示意圖。

圖2是圖1所示的可見盲紫外光探測器單元的俯視圖。

圖3是圖1所示的可見盲紫外光探測器單元沿a-a線的剖視圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的可見盲紫外光探測器單元的剖視圖。

圖5是圖4所示的可見盲紫外光探測器單元的俯視圖。

圖6是圖4所示的可見盲紫外光探測器單元的仰視圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的可見盲紫外光探測器單元的剖視圖。

圖8是圖7所示的可見盲紫外光探測器單元的俯視圖。

圖9是圖7所示的可見盲紫外光探測器單元的仰視圖。

圖10是根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的可見盲紫外光探測器陣列的探測電路圖。

圖11是根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的可見盲紫外光探測器陣列的俯視 圖。

圖12是根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的可見盲紫外光探測器陣列的剖視圖。

圖13是圖12所示的可見盲紫外光探測器陣列的俯視圖。

圖14是圖12所示的可見盲紫外光探測器陣列的仰視圖。

圖15是根據(jù)本發(fā)明第四個實施例的可見盲紫外光探測器陣列的側視圖。

圖16是圖15所示的可見盲紫外光探測器陣列的俯視圖。

圖17是圖15所示的可見盲紫外光探測器的仰視圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖通過具體實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的可見盲紫外光探測器單元10的立體示意圖，圖2是可見盲紫外光探測器單元10的俯視圖,圖3是可見盲紫外光探測器單元10沿a-a線的剖視圖，其橫截面平行可見盲紫外光探測器單元10的一側面。如圖1-3所示，可見盲紫外光探測器單元10包括鈦酸鍶(srtio3)基片11，以及設置在srtio3基片11同一側的電極12和電極13。其中，電極12具有直徑為300微米的圓孔122，呈圓形且直徑為80微米的電極13位于電極12的圓孔122中。圓孔122和電極13的中心軸(圖3未示出)在同一直線上，且垂直srtio3基片11的表面。

為了避免焊接在電極13的電極引線(圖1未示出)影響探測光入射到srtio3基片11的表面，可將srtio3基片11的另一表面(其上沒有設置電極)作為光學窗口，從而減少探測光的反射、提高探測光的吸收率。因此可見盲紫外光探測器單元10的電極材料并不限于是透明導電材料，可以是任意的導電材料，例如金、鉑、銀、鋁、銅、銦錫氧化物(iot)、釕酸鍶(srruo3)或合金等。

根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，電極12具有方形、橢圓或多邊形通孔。

根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，電極13呈正方形、橢圓或多邊形。

本領域的技術人員可以基于現(xiàn)有的半導體工藝，在拋光的srtio3單晶基片上通過真空鍍膜、磁控濺射或激光沉積等工藝形成導電材料薄膜，之后利用光刻和腐蝕工藝同時形成電極12、13。制備步驟少、工藝簡單。

圖4是根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的可見盲紫外光探測器單元30的剖視圖，圖5是可見盲紫外光探測器單元30的俯視圖，圖6是可見盲紫外光探測器單元30的仰視圖。如圖4-6所示，可見盲紫外光探測器單元30包括srtio3基片31，以及設置在srtio3基片31相對兩側的電極32和電極33。電極32具有邊長為50微米的正方形通孔322。電極33呈正方形，其邊長為60微米。正方形通孔322的內(nèi)側壁與電極33的外側壁平行。正方形通孔322和電極33的中心軸(圖4未示出)在同一直線上，且垂直srtio3基片31的表面。

將電極32作為可見盲紫外光探測器單元30的光學窗口，能夠使得探測光穿過電極32的正方形通孔322入射到srtio3基片31上。因此可見盲紫外光探測器單元30的電極可由任意導電材料制成。將電極32、33設置在srtio3基片31相對兩側，探測光從電極32一側入射，可避免電極及其引線對探測光的干擾。

圖7是根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的可見盲紫外光探測器單元40的剖視圖，圖8是可見盲紫外光探測器單元40的俯視圖，圖9是可見盲紫外光探測器單元40的仰視圖。其與可見盲紫外光探測器單元30基本相同，區(qū)別在于，電極42具有直徑為80微米的圓孔422，且電極43呈圓形，其直徑為80微米。

圖10是根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的可見盲紫外光探測器線列的探測電路圖。如圖10所示，可見盲紫外光探測器陣列110包括排列呈線狀的5個可見盲紫外光探測器單元10，相鄰的兩個電極13的中心軸的間距d1為500微米，其中每一個可見盲紫外光探測器單元10中的電極12電連接形成網(wǎng)狀結構，并作為可見盲紫外光探測器陣列110的公共電極112。公共電極112電連接至直流電源e的正極，且5個電極13上的電極引線分別通過取樣電阻r連接至直流電源e的負極。

當探測光(其光子能量大于srtio3基片的禁帶寬度)入射到srtio3基片的表面上時，srtio3基片內(nèi)部產(chǎn)生電子-空穴對。本專利發(fā)明人最新研究結果發(fā)現(xiàn)，srtio3基片在1v/cm的電場強度下，光生載流子的擴散長度可達到1厘米以上，因此在srtio3基片的兩個電極之間施加很小的電場，即可使得電子-空穴分別擴散到兩個電極處，從而形成電流。通過測量5個取樣電阻r兩端的電壓即可獲得相應的光電信號。

現(xiàn)舉例說明其使用方法，假定目標發(fā)射的探測光的方向不變，且可見 盲紫外光探測器陣列110在測量過程中保持靜止。如果在第一時刻獲得光電信號v3、v4和v5，在第二時刻獲得光電信號v2、v3和v4，且在第三時刻獲得光電信號v1、v2、v3。因此根據(jù)上述測量結果，可以基本上得知目標在一個維度上的尺寸、移動方向和移動速度。從而實現(xiàn)在一個維度上對目標進行掃描探測、成像和跟蹤。

根據(jù)本發(fā)明的其他的實施例，采用鈦酸鋇(batio3)、鈮酸鋰(linbo3)、鈮酸鑭(lanbo3)、鈦酸鋰(litao3)、鈦酸鑭(latao3)、或白寶石(al2o3)基片替換上述實施例中的srtio3基片。上述氧化物單晶材料的禁帶寬度都在3～5電子伏特(對應于紫外光的光子能量)，大于紅外光和可見光的光子能量，因此紅外光和可見光并不會在上述氧化物單晶材料中產(chǎn)生光電效應，避免了紅外光和可見光的干擾。另外本專利提供的紫外光探測的響應時間短，具有很高的探測率和靈敏度。

本發(fā)明并不限于采用上述三種氧化物單晶材料，還可以采用禁帶寬度大于3.2電子伏特(光子能量所對應的波長是)的其他氧化物單晶材料。

圖11是根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的可見盲紫外光探測器陣列的俯視圖。如圖11所示，可見盲紫外光探測器陣列120由64個(排列成8×8陣列)可見盲紫外光探測器單元10組成。每一個可見盲紫外光探測器單元10中的電極12電連接形成網(wǎng)狀結構，并作為可見盲紫外光探測器陣列120的公共電極122。相鄰的兩個電極13的中心軸的間距d2為350微米。

基于現(xiàn)有的半導體工藝可在較大尺寸的srtio3基片上大面積制備可見盲紫外光探測器陣列，之后沿垂直srtio3基片的厚度方向切割，即可直接獲得可見盲紫外光探測器單元，以及所需形狀的可見盲紫外光探測器陣列，例如圓形陣列或矩形陣列等。

可見盲紫外光探測器陣列120的使用方法和原理與可見盲紫外光探測器陣列110相同，在此不再贅述。利用可見盲紫外光探測器陣列120可以在兩個維度上對目標進行面掃描探測、成像和跟蹤。

圖12是根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的可見盲紫外光探測器線列130的剖視圖，圖13是可見盲紫外光探測器陣列130的俯視圖，圖14是可見盲紫外光探測器陣列130的仰視圖。如圖12-14所示，可見盲紫外光探測器陣列130包括排列呈線狀的6個可見盲紫外光探測器單元30，其中每一個可見盲紫外光探測器單元30中的電極32電連接形成網(wǎng)狀結構，并作為可 見盲紫外光探測器陣列130的公共電極132。相鄰的兩個電極32的中心軸的間距d3’為100微米，且相鄰的兩個電極33的中心軸的間距d3為100微米。

由于每一個可見盲紫外光探測器單元30中的電極32、33的中心軸在同一直線上，因此當紫外光穿過公共電極132的通孔入射到srtio3基片的表面上時，產(chǎn)生的電子-空穴分別擴散至對應的一組電極32和電極33，因此，不同的探測器單元可探測其所對應于不同空間的紫外光。

圖15是根據(jù)本發(fā)明第四個實施例的可見盲紫外光探測器陣列140的側視圖。圖16是可見盲紫外光探測器陣列140的俯視圖，圖17是可見盲紫外光探測器陣列140的仰視圖。如圖15-17所示，可見盲紫外光探測器陣列140由64個(排列成8×8陣列)可見盲紫外光探測器單元40組成。其中每一個可見盲紫外光探測器單元40中的電極42電連接形成網(wǎng)狀結構，并作為可見盲紫外光探測器陣列140的公共電極142。相鄰的兩個電極42的中心軸的間距d4’為100微米，相鄰的兩個電極43的中心軸的間距d4為100微米。

在本發(fā)明中，對氧化物基片的尺寸、形狀和厚度不作任何限定，對于兩側電極結構的單元和陣列探測器，氧化物基片的厚度越小，其探測的靈敏度越高。

在本發(fā)明中，對于第二電極開孔的尺寸和第一電極的尺寸不作任何限制，可根據(jù)探測光的強弱和陣列單元數(shù)的多少進行設計。

在本發(fā)明中，對于陣列探測器中的單元數(shù)不作限制，可按探測的需求進行設計。

雖然本發(fā)明已經(jīng)通過優(yōu)選實施例進行了描述，然而本發(fā)明并非局限于這里所描述的實施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下還包括所作出的各種改變以及變化。