【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于近紅外光電探測，具體為一種近紅外響應增強的薄層納米陣列結構ingaasp光電陰極組件及其制備方法。
技術介紹
1、近紅外光電陰極器件在民用和軍用領域被廣泛應用，如衛星遙感、天文探測、武器精確制導、監視偵查等，其中紅外夜視儀在軍用夜間探測的作用無可替代。在夜間無月光時，夜間探測的主要對象是夜天光，而夜天光光譜中的可見光范圍的能量比近紅外波段范圍內低了1到2個數量級，這對于夜視儀的近紅外波段響應能力和長波閾值有較高的要求。早期近紅外光電探測器通常使用發射性能較差、長波閾值較短的ag-o-cs光電陰極，后來gaas光電陰極的出現，讓國內外學者注意到ⅲ-v族半導體材料的帶隙可調特點在近紅外光電陰極研究中的巨大潛力。隨著nea?gaas光電陰極的成熟以及人們對ⅲ-v族半導體材料深入研究，ingaasp、ingaas等近紅外響應光電陰極被專利技術，這些近紅外光電陰極向外延伸了長波閾值，并提高了響應能力。相較于傳統neagaas光電陰極制成的微光像增強器的峰值響應主要在600nm到750nm之間，并且閾值波長不超過930nm，對于夜天光探測效率低，利用ingaasp、ingaas等材料制造的近紅外光電陰極的長波限提高到了1100nm以上，大幅提高了長波限，可以很好的覆蓋夜天光全波段，增強夜視效果。
2、ingaasp作為多元材料可以通過調節元素組分控制帶隙大小，從而延伸近紅外光電陰極長波閾值，是重要的近紅外光電陰極材料。考慮到材料的晶格匹配度將影響光電陰極材料外延生長的質量，這對其光電發射性能有重要的影響，透射式in
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提出了一種近紅外響應增強的薄層納米陣列結構ingaasp光電陰極組件。
2、實現本專利技術目的的技術方案為：一種近紅外響應增強的薄層納米陣列結構ingaasp光電陰極組件，包括自下而上設置的in0.88ga0.12as0.26p0.74發射層、in0.52al0.48as窗口層、si3n4增透層以及玻璃，其中，所述in0.52al0.48as窗口層包括in0.52al0.48as平面層和設置在in0.52al0.48as平面層的in0.52al0.48as納米結構陣列。
3、優選地，所述in0.88ga0.12as0.26p0.74發射層材料為p型摻雜材料，摻雜濃度為1×1018～1×1019cm-3，厚度為500～3000nm。
4、優選地，所述in0.52al0.48as窗口層為p型摻雜材料，摻雜濃度為1×1018～1×1019cm-3，厚度為100～600nm。
5、優選地，使用si3n4介質填充in0.52al0.48as納米結構陣列中的空隙，并在納米陣列結構之上厚出100～400nm，作為si3n4增透層。
6、優選地，所述in0.52al0.48as平面層厚度為50～400nm。
7、優選地，所述in0.52al0.48as納米結構陣列為周期性排列在in0.52al0.48as平面層上的圓柱或方柱結構，圓柱結構排列周期為200～800nm，圓柱高度為50～500nm，直徑為100～600nm；方柱結構排列周期為200～800nm，方柱高度為50～500nm，寬度為100～600nm。
8、本專利技術提出了一種納米陣列結構透射式in0.88ga0.12as0.26p0.74光電陰極組件的制備方法，具體步驟為：
9、步驟1、在inp襯底上，依次外延生長in0.52al0.48as腐蝕阻擋層、in0.88ga0.12as0.26p0.74發射層以及in0.52al0.48as窗口層，然后pecvd沉積si3n4介質；
10、步驟2、通過旋涂法使si3n4介質均勻覆蓋光刻膠；
11、步驟3、通過電子束曝光或者納米球自組裝工藝使si3n4介質層成為具有與in0.52al0.48as窗口層中納米陣列結構圖案一致的掩膜；
12、步驟4、以si3n4介質層作為掩膜，采用感應耦合等離子體刻蝕技術刻蝕in0.52al0.48as窗口層，形成周期分布的納米陣列結構，通過特定的化學試劑選擇腐蝕去除si3n4介質層；
13、步驟5、再一次在in0.52al0.48as窗口層上沉積si3n4介質，將納米陣列結構空隙完全填充，并高出結構形成si3n4增透層；
14、步驟6、將玻璃與si3n4增透層熱粘接；
15、步驟7、將樣品浸入hcl:h3po4:ch3cooh混合溶液中選擇性腐蝕去除inp襯底層，將樣品浸入hcl:h2o混合液，去除in0.52al0.48as腐蝕阻擋層；
16、步驟8、通過超高真空激活工藝，在in0.88ga0.12as0.26p0.74發射層表面形成一層cs/o或cs/nf3激活層，最終得到本專利技術的in0.88ga0.12as0.26p0.74陰極組件。
17、本專利技術與現有技術相比，其顯著優點為：1)本專利技術采用的材料各層晶格匹配，外延生長質量良好，保證了光電陰極組件的光電發射性能；2)本專利技術采用納米陣列結構，提高了光電陰極組件對近紅外特定波長的光的吸收率，從而提高了光電陰極在近紅外特定波長處量子效率；3)本專利技術通過改變納米陣列結構的外形屬性，包括納米結構的形狀、排列周期、線寬、高度和排列方式，可增強光電陰極在目標波長處量子效率；4)本專利技術的截止波長處于近紅外波段，在對于波長在近紅外特定附近的入射光量子效率較高，不易受到無關波段的入射光的干擾。
18、下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細的描述。
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1.一種近紅外響應增強的薄層納米陣列結構InGaAsP光電陰極組件，其特征在于，包括自下而上設置的In0.88Ga0.12As0.26P0.74發射層(1)、In0.52Al0.48As窗口層(2)、Si3N4增透層(3)以及玻璃(4)，其中，所述In0.52Al0.48As窗口層(2)包括In0.52Al0.48As平面層和設置在In0.52Al0.48As平面層的In0.52Al0.48As納米結構陣列。
2.根據權利要求1所述的近紅外響應增強的薄層納米陣列結構InGaAsP光電陰極組件，其特征在于，所述In0.88Ga0.12As0.26P0.74發射層(1)材料為p型摻雜材料，摻雜濃度為1×1018～1×1019cm-3，厚度為500～3000nm。
3.根據權利要求1所述的近紅外響應增強的薄層納米陣列結構InGaAsP光電陰極組件，其特征在于，所述In0.52Al0.48As窗口層(2)為p型摻雜材料，摻雜濃度為1×1018～1×1019cm-3，厚度為100～600nm。
4.根據權利要求3所述的近紅外響應增強的薄層納米陣列結構In
5.根據權利要求4所述的近紅外響應增強的薄層納米陣列結構InGaAsP光電陰極組件的Si3N4增透層，其特征在于，Si3N4增透層厚度為(2k+1)λ/4n，其中n為折射率，k為非負整數，λ為目標波長。
6.根據權利要求1所述的近紅外響應增強的薄層納米陣列結構InGaAsP光電陰極組件，其特征在于，所述In0.52Al0.48As平面層厚度為50～400nm。
7.根據權利要求1所述的近紅外響應增強的薄層納米陣列結構InGaAsP光電陰極組件，其特征在于，所述In0.52Al0.48As納米結構陣列為周期性排列在In0.52Al0.48As平面層上的圓柱或方柱結構，圓柱結構排列周期為200～800nm，圓柱高度為50～500nm，直徑為100～600nm；方柱結構排列周期為200～800nm，方柱高度為50～500nm，寬度為100～600nm。
8.一種如權利要求1～7任一所述的近紅外響應增強的薄層納米陣列結構InGaAsP光電陰極組件的制備方法，其特征在于，具體步驟為：
...【技術特征摘要】
1.一種近紅外響應增強的薄層納米陣列結構ingaasp光電陰極組件，其特征在于，包括自下而上設置的in0.88ga0.12as0.26p0.74發射層(1)、in0.52al0.48as窗口層(2)、si3n4增透層(3)以及玻璃(4)，其中，所述in0.52al0.48as窗口層(2)包括in0.52al0.48as平面層和設置在in0.52al0.48as平面層的in0.52al0.48as納米結構陣列。
2.根據權利要求1所述的近紅外響應增強的薄層納米陣列結構ingaasp光電陰極組件，其特征在于，所述in0.88ga0.12as0.26p0.74發射層(1)材料為p型摻雜材料，摻雜濃度為1×1018～1×1019cm-3，厚度為500～3000nm。
3.根據權利要求1所述的近紅外響應增強的薄層納米陣列結構ingaasp光電陰極組件，其特征在于，所述in0.52al0.48as窗口層(2)為p型摻雜材料，摻雜濃度為1×1018～1×1019cm-3，厚度為100～600nm。
4.根據權利要求3所述的近紅外響應增強的薄層納米陣列結構ingaasp光電陰極組件的in0.52al0.48as窗口層，其特征在于，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張益軍，高毅，徐卓，過般響，李詩曼，楊魯浩，錢蕓生，
申請(專利權)人：南京理工大學，
類型：發明
國別省市：
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