A103单晶基片上制备铅掺杂的铋铜硒氧 薄膜，掺铅铋铜硒氧薄膜的化学式为Bio.wPbo.MCuSeO,掺铅铋铜硒氧薄膜的厚度为150nm， 掺铅铋铜硒氧薄膜的c轴倾斜角度为为a = 1 〇°。
[0030] 2、在掺铅铋铜硒氧薄膜上表面的左右两端镀上对称的In电极，电极直径为0.5mm， 两个电极间的距离为8mm。
[0031] 3、将两根直径为0.1mm的铜导线与电极相连，作为探测器的电极引线。
[0032] 4、用示波器记录脉冲激光辐照到掺铅铋铜硒氧薄膜上表面时产生的电压信号，示 波器输入阻抗选择为1兆欧姆档。
[0033] 5、采用308nm脉冲激光作为光福照源，光斑面积5 X6mm2,能量密度0.5mJ/mm2。用示 波器采集探测器输出的电压信号。
[0034] 实施例2
[0035]与实施例1相比，本实施例中掺铅铋铜硒氧薄膜的化学式为BioiPbo.osCuSeO,其他 步骤均与实施例1相同。
[0036] 实施例3
[0037]与实施例1相比，本实施例中掺铅铋铜硒氧薄膜的化学式为BiQ.88PbQ. 12CuSeO,其他 步骤均与实施例1相同。
[0038] 对比例1
[0039] 与实施例1相比，本对比例中位于c轴倾斜的LaA103单晶基片上的薄膜为不掺杂任 何杂质的本征祕铜硒氧薄膜，其化学式为BiCuSeO，其他步骤均与实施例1相同。
[0040]用示波器分别记录实施例1(掺铅薄膜化学通式中x = 0.04)、实施例2(掺铅薄膜化 学通式中x = 〇.08)、实施例3(掺铅薄膜化学通式中x = 0.12)和对比例1(不掺杂，即薄膜化 学通式中x = 〇)中脉冲激光辐照到薄膜表面时产生的电压信号，所得对比结果如图2所示。 由图2可以看出：掺铅量为8%的薄膜样品响应灵敏度最好，相较于本征的BiCuSeO薄膜，其 电压幅值由6.9V增大到18.9V，波形的衰减时间由原来的950ns减小到60ns。
[0041 ] 实施例4
[0042] 1、采用脉冲激光沉积技术在c轴倾斜的LaA103单晶基片上制备铅掺杂的铋铜硒氧 薄膜，掺铅铋铜硒氧薄膜的化学式为Bio.MPbo.osCuSeO,掺铅铋铜硒氧薄膜的厚度为150nm， 掺铅铋铜硒氧薄膜的c轴倾斜角度为为a = 1 〇°。
[0043] 2、在掺铅铋铜硒氧薄膜上表面的左右两端镀上对称的In电极，电极直径为0.5mm， 两个电极间的距离为8mm。
[0044] 3、将两根直径为0.1mm的铜导线与电极相连，作为探测器的电极引线。
[0045] 4、用示波器记录脉冲激光辐照到掺铅铋铜硒氧薄膜上表面时产生的电压信号，示 波器输入阻抗选择为1兆欧姆档。
[0046] 5、采用532nm脉冲激光作为光辐照源，光斑面积5 X 6_2，能量密度0.3mJ/mm2，用示 波器采集探测器输出的电压信号。示波器记录的电压幅值为6.5V，电压探测灵敏度为 0.87V/mJ，如图3所示。
[0047] 实施例5
[0048] 1、采用脉冲激光沉积技术在c轴倾斜的LaA103单晶基片上制备钡掺杂的铋铜硒氧 薄膜，掺钡铋铜硒氧薄膜的化学式为BioiBao.osCuSeO,掺钡铋铜硒氧薄膜的厚度为150nm， 掺钡铋铜硒氧薄膜的c轴倾斜角度为为α = 10°。
[0049] 2、在掺钡铋铜硒氧薄膜上表面的左右两端镀上对称的In电极，电极直径为0.5mm， 两个电极间的距离为8mm。
[0050] 3、将两根直径为0.1mm的铜导线与电极相连，作为探测器的电极引线。
[0051] 4、用示波器记录脉冲激光辐照到掺钡铋铜硒氧薄膜上表面时产生的电压信号，示 波器输入阻抗选择为1兆欧姆档。
[0052] 5、采用308nm的XeCl准分子激光器作为辐照光源，光斑面积为5 X 6mm2，能量密度 为0.5mJ/mm2，用示波器采集探测器输出的电压信号。
[0053] 实施例6
[0054]与实施例5相比，本实施例中掺钡铋铜硒氧薄膜的化学式为Bio.gBao.iCuSeO,其他 步骤均与实施例5相同。
[0055]用示波器分别记录实施例5(掺钡薄膜化学通式中x = 0.05)和实施例6(掺钡薄膜 化学通式中x = 〇.l)中XeCl准分子激光器所发激光辐照到薄膜表面时产生的电压信号，所 得对比结果如图4所示。由图4可以看出：两探测器的电压幅值分别为38.3V和33.5V，相较于 本征的BiCuSeO薄膜光探测器，电压信号增大了约5倍，衰减时间由原来的950ns分别缩短为 165ns和127ns 〇
【主权项】
1. 一种基于掺杂祕铜硒氧薄膜的光、热探测器，包括横向热电元件，在所述横向热电元 件的上表面设置有两个对称的金属电极作为电压信号的输出端，所述金属电极通过电极引 线将横向热电元件的电压信号输出端与电压表输入端相连接;其特征是，所述横向热电元 件包括C轴倾斜的氧化物单晶基片及生长在所述氧化物单晶基片上C轴倾斜的掺杂铋铜硒 氧薄膜，所述金属电极设置在所述掺杂铋铜硒氧薄膜的上表面;所述掺杂铋铜硒氧薄膜的 化学式为B i 1-xMxCuSeO，其中，Μ为 Pb、Ba、Sr、Ca或Mg，0 < X < 0 · 2。2. 根据权利要求1所述的基于掺杂铋铜硒氧薄膜的光、热探测器，其特征是，所述掺杂 祕铜硒氧薄膜的厚度为50nm~500nm〇3. 根据权利要求1所述的基于掺杂铋铜硒氧薄膜的光、热探测器，其特征是，所述氧化 物单晶基片为铝酸镧单晶或钛酸锶单晶。4. 根据权利要求1所述的基于掺杂铋铜硒氧薄膜的光、热探测器，其特征是，所述氧化 物单晶基片的c轴倾斜方向与所述掺杂铋铜硒氧薄膜的c轴倾斜方向一致。5. 根据权利要求1所述的基于掺杂铋铜硒氧薄膜的光、热探测器，其特征是，所述掺杂 铋铜硒氧薄膜的c轴倾斜角度α为〇° <α<45°。6. 根据权利要求1所述的基于掺杂铋铜硒氧薄膜的光、热探测器，其特征是，所述掺杂 铋铜硒氧薄膜是利用激光分子束外延或脉冲激光沉积工艺在工作腔内溅射Bh-xMxCuSeO多 晶陶瓷靶而形成。7. 根据权利要求6所述的基于掺杂铋铜硒氧薄膜的光、热探测器，其特征是，所述Bh-xMxCuSeO多晶陶瓷靶的制备步骤包括:按化学式Bh- xMxCuSeO的原子摩尔计量比称取Bi2〇3、 Bi、Cu、Se及元素 Μ的氧化物或单质；将所称取的物质混合并球磨，压制成厚度为2mm~5mm、 直径为20mm~40mm的圆片；利用真空封管技术将所制圆片封入石英玻璃管中，再采用固相 烧结工艺进行烧结，即可得到BihMxCuSeO多晶陶瓷靶。8. 根据权利要求6所述的基于掺杂铋铜硒氧薄膜的光、热探测器，其特征是，所述掺杂 铋铜硒氧薄膜的制备工艺条件为:工作腔内的压强为l(T 4Pa~l(T8Pa，工作腔内充入保护气 氩气的压强为〇.1?3~1?&，氧化物单晶基片与別 1-^1^6〇多晶陶瓷靶间距离为5.5〇11~ 7cm，激光频率为3Hz~5Hz，沉积温度为300°C~400°C。9. 根据权利要求1所述的基于掺杂铋铜硒氧薄膜的光、热探测器，其特征是，两个所述 金属电极之间的间距为3mm~30mm，金属电极的材料为Pt、Au、Ag、AlSln。10. 根据权利要求1所述的基于掺杂铋铜硒氧薄膜的光、热探测器，其特征是，所述电极 引线为直径为0.05mm~0· 1mm的Au、Ag或Cu导线。
【专利摘要】本发明提供了一种基于掺杂铋铜硒氧薄膜的光、热探测器。该探测器包括横向热电元件，在所述横向热电元件的上表面设置有两个对称的金属电极作为电压信号的输出端，所述金属电极通过电极引线将横向热电元件的电压信号输出端与电压表输入端相连接；所述横向热电元件包括c轴倾斜的氧化物单晶基片及生长在所述氧化物单晶基片上c轴倾斜的掺杂铋铜硒氧薄膜，所述金属电极设置在所述掺杂铋铜硒氧薄膜的上表面；所述掺杂铋铜硒氧薄膜的化学式为Bi1-xMxCuSeO，其中，M为Pb、Ba、Sr、Ca或Mg，0＜x＜0.2。本发明与基于本征铋铜硒氧薄膜探测器相比，可大幅提升探测灵敏度并缩短响应时间。
【IPC分类】H01L35/16, G01J5/12
【公开号】CN105552203
【申请号】CN201610076294
【发明人】董国义, 王莲, 闫国英, 王淑芳
【申请人】河北大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月3日