本發(fā)明涉及紫外光探測(cè)器領(lǐng)域，具體涉及日盲紫外光探測(cè)器。

背景技術(shù)：

由于日盲紫外光探測(cè)器不受太陽光的干擾，使其能在太陽光環(huán)境中對(duì)紫外光進(jìn)行探測(cè)，因而在導(dǎo)彈攔截、預(yù)警等軍事、國(guó)防和科研領(lǐng)域具有非常重要和廣泛的應(yīng)用。

本專利發(fā)明人已報(bào)道了上升時(shí)間達(dá)納秒的快響應(yīng)鈣鈦礦氧化物單晶的日盲深紫外光探測(cè)器，例如文獻(xiàn)1：j.xing等，opticsletters，vol.34,no.11,1675(2009)；文獻(xiàn)2：xuwang等，physicab,392,104(2007)；中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01010107349.7和中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00510082702.x也公開了幾種日盲紫外光探測(cè)器。但到目前為止，日盲紫外光探測(cè)器還非常有限，其靈敏度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)用的要求，日盲的線列和面陣深紫外光探測(cè)器還未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種日盲紫外光探測(cè)器單元，包括：

氧化物基片，所述氧化物基片的禁帶寬度大于4.4電子伏特；

設(shè)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(shè)置在所述氧化物基片的同一側(cè)，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(shè)置在所述氧化物基片的相對(duì)兩側(cè)。

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，所述氧化物基片的禁帶寬度為4.4～16電子伏特。

優(yōu)選的，所述氧化物基片的材料為laalo3、zro2或mgo。

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(dǎo)電材料。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種日盲紫外光探測(cè)器陣列，包括：

多個(gè)上述的日盲紫外光探測(cè)器單元；

其中，所述多個(gè)日盲紫外光探測(cè)器單元排列成一個(gè)陣列。

優(yōu)選的，所述多個(gè)日盲紫外光探測(cè)器單元的第二電極電連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的日盲紫外光探測(cè)器陣列實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行掃描探測(cè)、成像和跟蹤。

附圖說明

以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器單元的立體示意圖。

圖2是圖1所示的日盲紫外光探測(cè)器單元的俯視圖。

圖3是圖1所示的日盲紫外光探測(cè)器單元沿a-a線的剖視圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器單元的剖視圖。

圖5是圖4所示的日盲紫外光探測(cè)器單元的俯視圖。

圖6是圖4所示的日盲紫外光探測(cè)器單元的仰視圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器單元的剖視圖。

圖8是圖7所示的日盲紫外光探測(cè)器單元的俯視圖。

圖9是圖7所示的日盲紫外光探測(cè)器單元的仰視圖。

圖10是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器陣列的探測(cè)電路圖。

圖11是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器陣列的俯視圖。

圖12是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器陣列的剖視圖。

圖13是圖12所示的日盲紫外光探測(cè)器陣列的俯視圖。

圖14是圖12所示的日盲紫外光探測(cè)器陣列的仰視圖。

圖15是根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器陣列的側(cè)視圖。

圖16是圖15所示的日盲紫外光探測(cè)器陣列的俯視圖。

圖17是圖15所示的日盲紫外光探測(cè)器的仰視圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器單元10的立體示意圖，圖2是日盲紫外光探測(cè)器單元10的俯視圖,圖3是日盲紫外光探測(cè)器單元10沿a-a線的剖視圖，其橫截面平行日盲紫外光探測(cè)器單元10的一側(cè)面。如圖1-3所示，日盲紫外光探測(cè)器單元10包括鋁酸鑭(laalo3)基片11，以及設(shè)置在laalo3基片11同一側(cè)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，呈圓柱狀且直徑為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laalo3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(cè)光入射到laalo3基片11的表面，可將laalo3基片11的另一表面(其上沒有設(shè)置電極)作為光學(xué)窗口，從而減少探測(cè)光的反射、提高探測(cè)光的吸收率。因此日盲紫外光探測(cè)器單元10的電極材料并不限于是透明導(dǎo)電材料，可以是任意的導(dǎo)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(shí)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(shí)施例，電極13呈圓形或多邊形。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以基于現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝，在拋光的laalo3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(dǎo)電材料薄膜，之后利用光刻和腐蝕工藝同時(shí)形成電極12、13。制備步驟少、工藝簡(jiǎn)單。

圖4是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器單元30的剖視圖，圖5是日盲紫外光探測(cè)器單元30的俯視圖，圖6是日盲紫外光探測(cè)器單元30的仰視圖。如圖4-6所示，日盲紫外光探測(cè)器單元30包括laalo3基片31，以及設(shè)置在laalo3基片31相對(duì)兩側(cè)的電極32和電極33。電極32具有邊長(zhǎng)為50微米的正方形通孔322。電極33呈正方形狀，其邊長(zhǎng)為60微米。正方形通孔322的內(nèi)側(cè)壁與電極33的外側(cè)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laalo3基片31的表面。

將電極32作為日盲紫外光探測(cè)器單元30的光學(xué)窗口，能夠使得探測(cè)光穿過電極32的正方形通孔322入射到laalo3基片31上。因此日盲紫外光探測(cè)器單元30的電極可由任意導(dǎo)電材料制成。將電極32、33設(shè)置在laalo3基片31相對(duì)兩側(cè)，探測(cè)光從電極32一側(cè)入射，可避免電極及其引線對(duì)探測(cè)光的干擾。

圖7是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器單元40的剖視圖，圖8是日盲紫外光探測(cè)器單元40的俯視圖，圖9是日盲紫外光探測(cè)器單元40的仰視圖。其與日盲紫外光探測(cè)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(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器陣列的探測(cè)電路圖。如圖10所示，日盲紫外光探測(cè)器陣列110包括排列呈線狀的5個(gè)日盲紫外光探測(cè)器單元10，相鄰的兩個(gè)電極13的中心軸的間距d1為500微米，其中每一個(gè)日盲紫外光探測(cè)器單元10中的電極12電連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并作為日盲紫外光探測(cè)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(gè)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(fù)極。

當(dāng)探測(cè)光(其光子能量大于laalo3基片的禁帶寬度)入射到laalo3基片的表面上時(shí)，laalo3基片內(nèi)部產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。本專利發(fā)明人最新研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，laalo3基片在1v/cm的電場(chǎng)強(qiáng)度下，光生載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度可達(dá)到1厘米以上，因此在laalo3基片的兩個(gè)電極之間施加很小的電場(chǎng)，即可使得電子-空穴分別擴(kuò)散到兩個(gè)電極處，從而形成電流。通過測(cè)量5個(gè)取樣電阻r兩端的電壓即可獲得相應(yīng)的光電信號(hào)。

現(xiàn)舉例說明其使用方法，假定目標(biāo)發(fā)射的探測(cè)光的方向不變，且日盲紫外光探測(cè)器陣列110在測(cè)量過程中保持靜止。如果在第一時(shí)刻獲得光電信號(hào)v3、v4和v5，在第二時(shí)刻獲得光電信號(hào)v2、v3和v4，且在第三時(shí)刻獲得光電信號(hào)v1、v2、v3。因此根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果，可以基本上得知目標(biāo)在一個(gè)維度上的尺寸、移動(dòng)方向和移動(dòng)速度。從而實(shí)現(xiàn)在一個(gè)維度上對(duì)目標(biāo)進(jìn)行掃描探測(cè)、成像和跟蹤。

根據(jù)本發(fā)明的其他的實(shí)施例，采用氧化鋯(zro2)或氧化鎂(mgo)基 片替換上述實(shí)施例中的laalo3基片。由于laalo3的禁帶寬度是5.6電子伏特(對(duì)應(yīng)的光子波長(zhǎng)是)，zro2的禁帶寬度是5.8電子伏特(對(duì)應(yīng)的光子波長(zhǎng)是)，mgo的禁帶寬度是8電子伏特(對(duì)應(yīng)的光子波長(zhǎng)是)，因此太陽光并不會(huì)在上述氧化物單晶材料中產(chǎn)生光電效應(yīng)，避免了太陽光的干擾。

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4.4電子伏特(光子能量對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是)的其他氧化物單晶材料。

圖11是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器陣列的俯視圖。如圖11所示，日盲紫外光探測(cè)器陣列120由64個(gè)(排列成8×8陣列)日盲紫外光探測(cè)器單元10組成。每一個(gè)日盲紫外光探測(cè)器單元10中的電極12電連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并作為日盲紫外光探測(cè)器陣列120的公共電極122。相鄰的兩個(gè)電極13的中心軸的間距d2為350微米。

基于現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝可在較大尺寸的laalo3基片上大面積制備日盲紫外光探測(cè)器陣列，之后沿垂直laalo3基片的厚度方向切割，即可直接獲得日盲紫外光探測(cè)器單元，以及所需形狀的日盲紫外光探測(cè)器陣列，例如圓形陣列或矩形陣列等。

日盲紫外光探測(cè)器陣列120的使用方法和原理與日盲紫外光探測(cè)器陣列110相同，在此不再贅述。利用日盲紫外光探測(cè)器陣列120可以在兩個(gè)維度上對(duì)目標(biāo)進(jìn)行面掃描探測(cè)、成像和跟蹤。

圖12是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器陣列130的剖視圖，圖13是日盲紫外光探測(cè)器陣列130的俯視圖，圖14是日盲紫外光探測(cè)器陣列130的仰視圖。如圖12-14所示，日盲紫外光探測(cè)器陣列130包括排列呈線狀的6個(gè)日盲紫外光探測(cè)器單元30，其中每一個(gè)日盲紫外光探測(cè)器單元30中的電極32電連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并作為日盲紫外光探測(cè)器陣列130的公共電極132。相鄰的兩個(gè)電極32的中心軸的間距d3’為100微米，且相鄰的兩個(gè)電極33的中心軸的間距d3為100微米。

由于每一個(gè)日盲紫外光探測(cè)器單元30中的電極32、33的中心軸在同一直線上，因此當(dāng)紫外光穿過公共電極132的通孔入射到laalo3基片的表面上時(shí)，產(chǎn)生的電子-空穴分別擴(kuò)散至對(duì)應(yīng)的一組電極32和電極33，因此，不同的探測(cè)器單元可探測(cè)其所對(duì)應(yīng)于不同空間的紫外光。

圖15是根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的日盲紫外光探測(cè)器陣列140的側(cè) 視圖。圖16是日盲紫外光探測(cè)器陣列140的俯視圖，圖17是日盲紫外光探測(cè)器陣列140的仰視圖。如圖15-17所示，日盲紫外光探測(cè)器陣列140由64個(gè)(排列成8×8陣列)日盲紫外光探測(cè)器單元40組成。其中每一個(gè)日盲紫外光探測(cè)器單元40中的電極42電連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并作為日盲紫外光探測(cè)器陣列140的公共電極142。相鄰的兩個(gè)電極42的中心軸的間距d4’為100微米，相鄰的兩個(gè)電極43的中心軸的間距d4為100微米。

在本發(fā)明中，對(duì)氧化物基片的尺寸、形狀和厚度不作任何限定，對(duì)于兩側(cè)電極結(jié)構(gòu)的單元和陣列探測(cè)器，氧化物基片的厚度越小，其探測(cè)的靈敏度越高。

在本發(fā)明中，對(duì)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(cè)光的強(qiáng)弱和陣列單元數(shù)的多少進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在本發(fā)明中，對(duì)于陣列探測(cè)器中的單元數(shù)不作限制，可按探測(cè)的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

雖然本發(fā)明已經(jīng)通過優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，然而本發(fā)明并非局限于這里所描述的實(shí)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。