专利名称：利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光探测器，特别涉及一种利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器。
背景技术：
对于激光能量、功率、脉宽和波形的探测，不仅对激光器件和科学研究是非常重要的，而且在军事、国防、生产和生活中也有非常广泛的应用。尽管人们已发展了如热电、光电、热释电等多种不同类型的激光探测器，但对于新型激光探测器的工作仍是人们感兴趣和一直在进行的工作，本申请人也在这方面获得以下几项激光探测器的专利，例如专利号ZL89202869.6；专利号ZL89220541.5；专利号ZL90202337.3，专利号ZL90205920.3；但是上述几项专利的探测器均采用压电材料制作的，该探测器光响应还不够快，响应波段也还不够宽。
对于掺杂锰酸镧材料的磁电阻特性人们已研究很多，近来人们也观测到掺杂锰酸镧薄膜的光电特性(如文献1、Time dependence of laser-inducedthermoelectric voltages in La1-xCaxMnO3and YBa2Cu3O7-δthin films，P.X.Zhanget al.，Appl.Phys.Lett.，Vol.84，No.21，4026(2002))，但其光响应的脉宽是ms量级，因此无法用于探测和测量激光脉冲宽度小于ms的脉冲激光波形。
发明内容
本发明的目的在于克服上述探测器光响应速度慢和响应波段窄的缺陷；提供一种当光照射后直接产生电压信号，不需要任何辅助的电源和电子电路；并且可以探测激光的能量、功率和波形，其响应波段从紫外到远红外，可响应飞秒脉宽的激光脉冲，产生电压脉冲的半宽度可小于2ns，脉冲全宽度可达几个ns的利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器。
本发明的目的是这样实现的本发明提供的利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器，包括氧化物单晶基片为衬底1，在其上外延生长一光响应材料层2，第一电极3、第二电极4和引线6；其特征在于还包括在衬底1与光响应材料层2之间外延生长一层掺杂氧化物薄膜7，该掺杂氧化物7为掺杂钛酸锶或掺杂钛酸钡氧化物；所述的光响应层2为掺杂锰酸镧薄膜，形成掺杂氧化物薄膜7一掺杂锰酸镧氧化物薄膜异质结；第一电极3设置在掺杂锰酸镧薄膜2上，第二电极4设置在掺杂钛酸锶或掺杂钛酸钡7上，两根电极引线6的一端分别与第一电极3和第二电极4连接，电极引线6的另一端是信号输出端。
还包括一金属外壳，将上述芯片安装在一个金属外壳内，金属外壳对外界的电磁干扰起屏蔽作用。
还包括一电阻5，该电阻5的两端分别和两根电极引线6的输出端连接。所述的电阻5，主要是为了提高响应速度，由于异质结的结构具有电容特性，因此电阻5对激光照射后产生的电压起放电作用，其阻值为0.01～1MΩ。
还包括在掺杂氧化物薄膜层7上外延生长一绝缘层8，掺杂锰酸镧薄膜2外延生长在绝缘层8上，形成掺杂氧化物-绝缘层-掺杂锰酸镧氧化物异质结。
还包括在衬底1的一面外延生长一层掺杂钛酸锶或掺杂钛酸钡或掺杂锰酸镧作为掺杂氧化物薄膜7，在氧化物单晶基片为底1的另一面外延生长掺杂锰酸镧薄膜，形成掺杂氧化物-氧化物衬底-掺杂锰酸镧氧化物异质结。
所述的氧化物单晶基片衬底1包括铝酸镧(LaAlO3)、钛酸锶(SrTiO3)、钛酸钡(BaTiO3)、氧化锆(ZrO2)、铝酸镧(LaAlO3)或氧化镁(MgO)。
所述的绝缘层7包括铝酸镧(LaAlO3)、钛酸锶(SrTiO3)、钛酸钡(BaTiO3)、氧化锆(ZrO2)、锰酸镧(LaMnO3)或氧化镁(MgO)，绝缘层的厚度为1nm～500nm。
所述的掺杂的BaTiO3包括n型钛酸钡BaAxTi1-xO3或Ba1-xLaxTiO3薄膜材料，其中A是Nb或Ta；p型钛酸钡BaBxTi1-xO3，其中B是In、Ga或Mn；所有x的取值范围为0.005～0.5。
所述的掺杂的SrTiO3包括n型钛酸锶SrAxTi1-xO3或Sr1-xLaxTiO3薄膜材料，其中A是Nb或Ta；p型钛酸锶SrBxTi1-xO3，其中B是In、Ga或Mn；所有x的取值范围为0.005～0.5。
所述的掺杂锰酸镧薄膜层是R1-xAxMnO3，掺杂锰酸镧薄膜2的厚度为0.8nm～2μm；其中R包括La、Pr、Nd或Sm；其中A包括Sr、Ca、Ba、Pb、Sn、Te、Nb、Sb、Ta、Ce或Pr；其x值为0.05～0.4。
所述的电极3可以是一个点，或是一条线，也可以是围绕掺杂锰酸镧薄膜2边缘的一个圆圈。第二电极4连接在掺杂氧化物薄膜上，可以采用化学腐蚀或离子束刻蚀方法或在制膜时用档板等方法在样品的边缘显露出掺杂氧化物的一个点露出一条边，或留出外沿的一个圈，用于连接电极4。第一电极3和第二电极4可以用铟或焊锡直接焊接，也可以用真空镀膜或磁控溅射等方法蒸镀金、银或铝电极。
无论是掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器，还是掺杂氧化物-绝缘层-掺杂锰酸镧三层结构的激光探测器，或掺杂氧化物-氧化物衬底-掺杂锰酸镧结构的激光探测器，对于探测激光的效果是一致的。当脉冲激光照射到掺杂锰酸镧薄膜的表面时，掺杂锰酸镧薄膜吸收激光脉冲后，就会在掺杂氧化物7和掺杂锰酸镧2之间产生电压信号，此效应称之为光生伏特效应。无论是两层结构还是三层结构，在掺杂氧化物和掺杂锰酸镧之间都存在一个结电容，因此在掺杂氧化物7和掺杂锰酸镧2之间并联一个电阻5，起放电作用，减小放电时间和消除结电容对响应速度的影响。如果不考虑脉冲激光所产生脉冲电压信号的宽度，也可以不连接电阻5。
本发明提供的利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器，其优点在于，可以用激光分子束外延、脉冲激光沉积、磁控溅射和粘胶法等制膜方法，直接把掺杂氧化物、绝缘层和光响应层掺杂锰酸镧外延生长在氧化物单晶基片衬底上，或直接把掺杂氧化物、掺杂锰酸镧绝缘层和一光响应材料层2作成的芯片，制作两电极就成为一光生伏特型光电探测器；该制备方法简单。该光电探测器当光照射后直接产生电压信号，不需要任何辅助的电源和电子电路。可以探测激光能量、激光功率、激光脉冲波形等多种激光参数。该光电探测器的响应波段从紫外到远红外，是一种快响应宽频段激光探测器。探测过程是一个超快过程，光生伏特所产生脉冲电压信号的前沿达到ns量级，不仅可探测飞秒脉宽的激光能量，而且可探测ns脉宽的激光波形。一个mJ的激光脉冲可产生上百mV的电压信号，具有很高的灵敏度。因此本发明提供的利用氧化物多层膜材料制作的激光探测器，在军事、国防、科研、生产和生活等方面均有广泛的应用。
图1.掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
图2.掺杂氧化物-绝缘层-掺杂锰酸镧三层结构的激光探测器。
图3.掺杂氧化物-氧化物衬底-掺杂锰酸镧三层结构的激光探测器。
图4.用500兆示波器储存记录的La0.7Sr0.3MnO3/SrNb0.01Ti0.99O3两层结构激光探测器，测量YAG激光器输出波长1.06μm、脉宽25ps激光脉冲所产生的电压信号。
图5.用500兆示波器储存记录的La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO3/SrNb0.01Ti0.99O3三层结构激光探测器，测量YAG三倍频激光器输出波长355nm、脉宽15ps激光脉冲所产生的电压信号。
图面说明如下1-氧化物单晶基片衬底； 2-光响应材料层； 3-第一电极；4-第二电极； 5-电阻； 6-电极引线；7-掺杂氧化物； 8-绝缘层。
具体实施例方式
实施例1参考图1，制备掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器，下面结合具体制备过程，来对本发明利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器结构进行详细地说明。选用激光分子束外延设备，衬底1为3×3cm2大小的SrTiO3单晶基片，采用SrNb0.1Ti0.9O3掺铌钛酸锶的靶，将其SrNb0.1Ti0.9O3掺铌钛酸锶外延生长在衬底1上做为掺杂氧化物薄膜7，再在掺杂氧化物SrNb0.1Ti0.9O3薄膜层7上外延生长300nm厚的La0.7Sr0.3MnO3光响应材料层2，这样在SrTiO3氧化物衬底1上形成La0.7Sr0.3MnO3/SrNb0.1Ti0.9O3/SrTiO3掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。把制作好的样品切割1×1cm2大小片子作为探测器芯片，用离子束刻蚀技术在探测器芯的一个角把La0.7Sr0.3MnO3刻蚀出一个φ2mm的圆，刻蚀显露出掺铌钛酸锶膜面，用铟在掺铌钛酸锶薄膜7的边缘焊接约为φ1mm大小的第二电极4，用铟在La0.7Sr0.3MnO3薄膜的一个角表面焊接约为φ1mm的第一电极3；用两根φ0.1mm的铜线作电极引线6，并用铟把两根φ0.1mm铜电极引线6的一端分别焊接在第一电极3和第二电极4上；选用2Ω的电阻作电阻5，并将其两端分别与两根电极引线6的输出端焊接；这样探测器芯就制备完成，把探测器芯装入一个铝材的探测器外壳内，用同轴电缆接头引出输出端。
选用500兆示波器，用上述实施例1制备的两层氧化物薄膜材料激光探测器，测量YAG激光器输出波长1.06μm、脉宽25ps的激光脉冲，图4是用示波器储存记录探测器一个激光脉冲，所产生的电压信号波形。
电压信号的前沿上升时间仅为～1.5ns，半宽度仅为～3ns，1mJ的激光能量可上百mV的电压信号。因此，该探测器不仅是一个超快过程，而且具有很高的灵敏度。
实施例2按实施例1的结构制作，只是改用SrNb0.005Ti0.995O3代替SrNb0.1Ti0.9O3作掺杂氧化物薄膜7，制备掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例3按实施例1的结构制作，只是用SrNb0.5Ti0.95O3代替SrNb0.1Ti0.9O3作掺杂氧化物薄膜7，制备掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例4按实施例1的结构制作，只是用BaNb0.1Ti0.9O3代替SrNb0.1Ti0.9O3作掺杂氧化物薄膜7，制备掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例5按实施例1的结构制作，只是用BaIn0.1Ti0.9O3代替SrNb0.1Ti0.9O3作掺杂氧化物薄膜7，制备掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例6按实施例1的结构制作，只是用La0.05Sr0.95MnO3代替La0.7Sr0.3MnO3作掺杂氧化物薄膜7，制备掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例8按实施例1的结构制作，只是用La0.05Sr0.95MnO3代替La0.7Sr0.3MnO3作掺杂氧化物薄膜7，制备掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例9按实施例1的结构制作，只是用La0.7Ba0.3MnO3代替La0.7Sr0.3MnO3作掺杂氧化物薄膜7，制备掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例10按实施例1的结构制作，只是用La0.7Ga0.3MnO3代替La0.7Sr0.3MnO3作掺杂氧化物薄膜7，制备掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例11按实施例1的结构制作，用化学腐蚀法在探测器芯的一个边把La0.7Sr0.3MnO3腐蚀出2mm宽的一条线，刻蚀显露出掺铌钛酸锶膜面，用铟在掺铌钛酸锶7的边缘焊接宽为1mm的第二电极4，制备出掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例12在实施例1的结构制作，用LaAlO3氧化物单晶基片代替SrTiO3氧化物单晶基片作为衬底1，制备掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例13按实施例1的结构制作，用MgO单晶基片代替SrTiO3氧化物单晶基片作为衬底1，制备掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例14按实施例1的结构制作，用ZrO2单晶基片代替SrTiO3氧化物单晶基片作为衬底1，制备掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例15按实施例1制作，用ZrO2单晶基片代替SrTiO3氧化物单晶基片作为衬底1，制备出掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例16按实施例11的结构制作，用化学腐蚀法在探测器芯的一个边把La0.7Sr0.3MnO腐蚀出2mm宽的一条线，腐蚀显露出掺铌钛酸锶膜面，用磁控溅射装置，在2mm宽的La0.7Sr0.3MnO3膜面上溅射0.5mm宽的银作为第一电极3，制备出掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的激光探测器。
实施例17参考图2，制备掺杂氧化物-绝缘层-掺杂锰酸镧三层结构的激光探测器，下面结合具体制备过程对本实施例的结构进行详细地说明。选用激光分子束外延设备，在2cm×2cm大小的SrTiO3衬底1上，先外延500nm厚的SrNb0.1Ti0.9O3薄膜作掺杂氧化物7，在SrNb0.1Ti0.9O3掺杂氧化物7上外延生长200nm厚的SrTiO3作绝缘层8，再在绝缘层SrTiO3薄膜8上外延生长300nm厚的La0.7Sr0.3MnO3薄膜作为光响应材料层2，在钛酸锶衬底1上形成La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO3/SrNb0.1Ti0.9O3三层结构的激光探测器样品，再将其切割成尺寸为1×0.5cm2的探测器芯片；用离子束刻蚀技术在探测器芯片的一个角把光响应材料层2La0.7Sr0.3MnO3和绝缘层8SrTiO3两层薄膜刻蚀出φ2mm的一个圆，刻蚀显露出SrNb0.1Ti0.9O3掺铌钛酸锶膜面，用铟在掺铌钛酸锶薄膜7的φ2mm圆面上焊接约为φ1mm铟的第二电极4，用铟在La0.7Sr0.3MnO3薄膜层2一个角表面处焊接约为φ1mm圆的第一电极3；用两根φ0.2mm的铜线作电极引线6，并用铟把两根φ0.1mm铜电极引线6的一端分别焊接在第一电极3和第二电极4上；选用0.01Ω的导线作电阻5，并将其两端分别与两根电极引线6的输出端焊接；这样探测器芯就制备完备，把探测器芯装入一个铜探测器外壳内，用同轴电缆接头引出输出端。
选用500兆示波器，用本实施例在钛酸锶衬底上外延生长的La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO3/SrNb0.1Ti0.9O3三层结构激光探测器，测量YAG三倍频激光器输出波长355nm、脉宽15ps的激光脉冲。图4是用示波器储存记录探测器一个激光脉冲，所产生的电压信号波形。从图4可看出，脉冲激光所产生电压信号的前沿上升时间仅为～1.5ns，半宽度仅为～3ns，1mJ的激光能量可上百mV的电压信号。因此，三层结构的探测器和两层结构的探测器一样，不仅是一个超快过程，而且具有很高的灵敏度。
实施例18按实施例17的结构制作，在掺杂氧化物薄膜层7上生长一层1nm厚的LaAlO3薄膜作为绝缘层8，其余结构同实施例17，即在钛酸锶衬底1上制备La0.7Sr0.3MnO3/LaAlO3/SrNb0.1Ti0.9O3三层结构激光探测器。
实施例19按实施例17的结构制作，用500nm厚的ZrO薄膜作为绝缘层8，即在钛酸锶衬底1上制备La0.7Sr0.3MnO3/ZrO/SrNb0.1Ti0.9O3三层结构激光探测器。
实施例20按实施例17的结构制作，用50nm厚的MgO薄膜作绝缘层8，即在钛酸锶衬底1上制备La0.7Sr0.3MnO3/MgO/SrNb0.1Ti0.9O3三层结构激光探测器。
实施例21采用脉冲激光制膜方法，按实施例17的结构制作，制作在钛酸锶衬底上外延生长的La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO3/SrNb0.1Ti0.9O3三层结构激光探测器。
实施例22采用磁控溅射制膜方法，按实施例17的结构制作，制作在钛酸锶衬底上外延生长的La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO3/SrNb0.1Ti0.9O3三层结构激光探测器。
实施例23按实施例17的结构制作，用400nm厚的La0.7Sr0.3MnO3代替500nm厚的SrNb0.1Ti0.9O3薄膜作掺杂氧化物7，在钛酸锶衬底1上制备La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO3/La0.7Sr0.3MnO3三层结构激光探测器。
实施例24
按实施例17的结构制作，用400nm厚的BaNb0.3Ti0.7O3代替500nm厚的SrNb0.1Ti0.9O3薄膜作掺杂氧化物7，在钛酸锶衬底1上制备La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO3/BaNb0.3Ti0.7O3三层结构激光探测器。
实施例25参考图3，制备掺杂氧化物-氧化物衬底-掺杂锰酸镧三层结构的激光探测器，结合下面具体制备过程，对本实施例的结构进行详细地说明。选用激光分子束外延设备，在双面抛光的2英寸大小的SrTiO3衬底1的一个面上，外延500nm厚的SrNb0.3Ti0.7O3薄膜作掺杂氧化物7，在SrTiO3衬底1的另一个面上外延生长300nm厚的La0.8Ca0.2MnO3薄膜光响应材料层2，形成La0.8Ca0.2MnO3/SrTiO3/SrNb0.3Ti0.7O3掺杂氧化物-氧化物衬底-掺杂锰酸镧三层结构的激光探测器样品，将其切割成尺寸为1×1cm2的探测器芯片。用铟在SrNb0.3Ti0.7O3掺铌钛酸锶7的面上焊接约为φ2mm的第二电极4，用铟在La0.8Ca0.2MnO3薄膜光响应层2一个角表面处焊接约为φ1mm的第一电极3；用两根φ0.2mm的铜线作电极引线6，并用铟把两根φ0.1mm铜电极引线6的一端分别焊接在第一电极3和第二电极4上；选用1KΩ的电阻作电阻5，并将其两端分别与两根电极引线6的输出端焊接；这样探测器芯就制备完备，把探测器芯装入一个铜探测器外壳内，用同轴电缆接头引出输出端。
实施例26按实施例25的结构制作，选用LaAlO3氧化物单晶基片作为衬底1，在用LaAlO3衬底1上制备La0.8Ca0.2MnO3/LaAlO3/SrNb0.3Ti0.7O3掺杂氧化物-氧化物衬底-掺杂锰酸镧三层结构的激光探测器。
实施例27按实施例25的结构制作，用MgO代替SrTiO3作氧化物衬底1，在用MgO衬底1上制备La0.8Ca0.2MnO3/MgO/SrNb0.3Ti0.7O3掺杂氧化物-氧化物衬底-掺杂锰酸镧三层结构的激光探测器。
实施例28按实施例25的结构制作，用400nm厚的BaNb0.3Ti0.7O3代替500nm厚的SrNb0.3Ti0.7O3薄膜作掺杂氧化物7，制备La0.8Ca0.2MnO3/SrTiO3/BaNb0.3Ti0.7O3掺杂氧化物-氧化物衬底-掺杂锰酸镧三层结构的激光探测器样品。
实施例29按实施例25的结构制作，用200nm厚的La0.8Ca0.2MnO3代替500nm厚的SrNb0.3Ti0.7O3薄膜作掺杂氧化物7，制备La0.8Ca0.2MnO3/SrTiO3/La0.8Ca0.2MnO3掺杂氧化物-氧化物衬底-掺杂锰酸镧三层结构的激光探测器样品。
权利要求
1.一种利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器，包括一氧化物单晶基片的衬底(1)、光响应材料层(2)、第一电极(3)、第二电极(4)和引线(6)；其特征在于还包括一外延生长掺杂氧化物薄膜(7)；该掺杂氧化物薄膜(7)设置在衬底(1)和光响应材料层(2)之间；该掺杂氧化物薄膜(7)为掺杂钛酸锶或掺杂钛酸钡薄膜，光响应层(2)为掺杂锰酸镧薄膜层，形成掺杂氧化物-掺杂锰酸镧两层结构的芯片；第一电极(3)设置在掺杂锰酸镧薄膜(2)上，第二电极(4)设置在掺杂氧化物(7)上，两根电极引线(6)的一端分别与第一电极(3)和第二电极(4)连接，电极引线(6)的另一端是信号输出端。
2.一种利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器，包括一氧化物单晶基片的衬底(1)、光响应材料层(2)、第一电极(3)、第二电极(4)和引线(6)；其特征在于还包括在氧化物单晶基片衬底(1)上外延生长-掺杂氧化物薄膜层(7)，在掺杂氧化物薄膜层(7)上外延生长-绝缘层(8)，掺杂锰酸镧薄膜(2)外延生长在绝缘层(8)上，形成掺杂氧化物-绝缘层-掺杂锰酸镧三层结构的芯片；第一电极(3)设置在上面的掺杂锰酸镧薄膜(2)上，第二电极(4)设置在下面的掺杂氧化物薄膜(7)上，两根电极引线(6)的一端分别与第一电极(3)和第二电极(4)连接，两根电极引线(6)的另一端是信号输出端，电阻(5)的两端分别和电极引线(6)的输出端连接。
3.一种利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器，包括一氧化物单晶基片的衬底(1)、光响应材料层(2)、第一电极(3)、第二电极(4)和引线(6)；其特征在于还包括在氧化物单晶基片衬底(1)的一面上外延生长一掺杂氧化物薄膜层(7)，在氧化物单晶基片衬底(1)的另一面上外延生长一光响应材料层掺杂锰酸镧薄膜(2)，形成掺杂氧化物-氧化物衬底-掺杂锰酸镧三层结构的芯片；第一电极(3)设置在上面的掺杂锰酸镧薄膜(2)上，第二电极(4)设置在下面的掺杂氧化物薄膜(7)上，两根电极引线(6)的一端分别与第一电极(3)和第二电极(4)连接，两根电极引线(6)的另一端是信号输出端，电阻(5)的两端分别和电极引线(6)的输出端连接。
4.按权利要求1、2或3所述的利用异质结材料制作的快响应宽频段激光探测器，其特征在于还包括一电阻(5)；电阻(5)的两端分别和两根电极引线(6)的信号输出端连接。
5.按权利要求1、2或3所述的任一项利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器，其特征在于所述的氧化物单晶基片衬底，包括钛酸锶、钛酸钡、铝酸镧、氧化镁或氧化锆．
6.按权利要求1、2或3所述的任一项利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器，其特征在于所述的掺杂锰酸镧薄膜层是R1-xAxMnO3，其中R包括La、Pr、Nd或Sm；A包括Sr、Ca、Ba、Pb、Sn、Te、Nb、Sb、Ta、Ce或Pr；其x值为0.05～0.4；，掺杂锰酸镧薄膜(2)的厚度为0.8nm～2μm。
7.按权利要求2所述的利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器，其特征在于所述的绝缘层(7)包括铝酸镧、钛酸锶、钛酸钡、氧化锆、锰酸镧或氧化镁。绝缘层(7)的厚度为10nm～500nm。
8.按权利要求1、2或3所述的任一项利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器，其特征在于所述的掺杂氧化物薄膜层是掺杂钛酸锶或掺杂钛酸钡；掺杂的BaTiO3包括n型钛酸钡BaAxTi1-xO3或Ba1-xLaxTiO3薄膜材料，其中A是Nb或Ta；p型钛酸钡BaBxTi1-xO3，其中B是In、Ga或Mn；所有x的取值范围为0.005～0.5；掺杂的SrTiO3包括n型钛酸锶SrAxTi1-xO3或Sr1-xLaxTiO3薄膜材料，其中A是Nb或Ta；p型钛酸锶SrBxTi1-xO3，其中B是In、Ga或Mn；所有x的取值范围为0.005～0.5。
9.按权利要求1、2或3所述的任一项利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器，其特征在于所述的掺杂氧化物薄膜层还包括掺杂锰酸镧R1-xAxMnO3，其中R包括La、Pr、Nd或Sm；其中A包括Sr、Ca、Ba、Pb、Sn、Te、Nb、Sb、Ta、Ce或Pr；其x值为0.05～0.4。
10.按权利要求1、2或3所述的任意一项利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器，其特征在于所述的第一电极(3)包括用铟或焊锡直接焊接，或用真空镀膜或磁控溅射方法作成一个点、一条线，或是围绕掺杂锰酸镧薄膜边缘的一个圈的金、银或铝电极。
11.按权利要求1、2或3所述的任意一项利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器，其特征在于所述的第二电极(4)连接在掺杂氧化物薄膜上，可以采用化学腐蚀方法、离子束刻蚀方法或在制膜方法时用档板在样品的边缘显露出掺杂氧化物的一个点，或露出一条边，或留出外沿的一个圈，用于连接电极(4)；第二电极(4)用铟或焊锡直接焊接，或用真空镀膜或磁控溅射方法蒸镀金、银或铝电极。
12.按权利要求4所述的具有快响应宽频段激光探测器，其特征在于电阻5其阻值为0.01～1MΩ。
全文摘要
本发明涉及利用氧化物多层膜材料制作的快响应宽频段激光探测器，包括一由在氧化物单晶基片的衬底的一面上外延生长掺杂氧化物和光响应材料层作成的芯片，掺杂氧化物为外延生长在氧化物单晶衬底上的掺杂钛酸锶或掺杂钛酸钡；光响应层为掺杂锰酸镧薄膜层；第一电极设置在掺杂锰酸镧薄膜上，第二电极设置在掺杂氧化物上，两根电极引线的一端分别与第一电极和第二电极连接，电极引线的另一端是信号输出端。该探测器为光生伏特型光电探测器，当光照射后直接产生电压信号，不需要任何辅助的电源和电子电路。其响应波段从紫外到远红外，可响应飞秒脉宽的激光脉冲，激光脉冲产生电压脉冲的前沿小于1.5ns，半宽度小于2ns，脉冲全宽度仅为几个ns。
文档编号G01J11/00GK1727854SQ20041007117
公开日2006年2月1日 申请日期2004年7月30日 优先权日2004年7月30日
发明者吕惠宾, 黄延红, 何萌, 郭海中, 程波林, 金奎娟, 陈正豪, 周岳亮, 杨国桢 申请人:中国科学院物理研究所