基于塔姆等離激元的近紅外熱電子光電探測器

羅國平，陳星源，胡素梅，朱偉玲

（廣東石油化工學院理學院，廣東茂名 525000）

0 引言

光探測是現代檢測技術和智能傳感的重要手段和方法。經典的光電探測器基于半導體材料電子的帶間躍遷，其最大響應波長取決于半導體材料的光學禁帶，只有能量大于光學禁帶（波長小于最大響應波長）的光子才能被探測［1］。紅外光電探測器廣泛應用于軍事偵察、航天遙感、天文觀測、工業探測、光纖通信、紅外成像等領域［2-4］。常見的紅外探測器采用光學禁帶極窄的半導體材料制作而成，面臨著工藝復雜、成本高昂、低溫工作等諸多問題［5］。基于內光電效應的熱電子光電探測器因其能夠突破半導體材料最大響應波長的限制、避免能量弛豫損失、響應速度快、可室溫環境工作、偏振敏感等優點在過去的十多年引起了國內外研究者的廣泛關注［6-9］。熱電子光電探測器面臨的主要問題是響應度低，特別是在近紅外波段。近年來，國內外研究者在近紅外熱電子光電探測器制備與器件光電性能提升方面做了許多研究，通過光柵等離激元［10-11］、塔姆（Tamm）等離激元［12-13］和微腔效應［14］等光學手段可以有效增強熱電子光電探測器中金屬薄膜的光吸收率，進一步提高器件的響應度。基于平面金屬薄膜/分布式布拉格反射器（Distributed Bragg Reflector，DBR）的塔姆等離激元具有結構簡單、制造成本低、吸收效率高等優點。通過調節DBR 結構參數和金屬薄膜厚度，可以調控塔姆等離激元共振波長。這種結構提供了一種提高熱電子光電探測器吸收率的有效途徑，然而相應器件通常表現出窄帶吸收和窄帶響應的特性［15-16］。……