[发明专利]一种基于过渡金属硫族化物太赫兹发射源及激发方法

说明书

本发明公开了一种基于过渡金属硫族化物太赫兹发射源及激发方法，包括过渡金属硫族化物薄膜和泵浦光源；本发明通过固定入射激发脉冲，旋转过渡金属硫族化物薄膜平面中心轴，泵浦光源激光以0°～90°入射激发过渡金属硫族化物薄膜的表面辐射太赫兹波。本发明通过使用过渡金属硫族化物薄膜作为太赫兹发射源，使得产生的太赫兹源具有高辐射效率；且由于薄膜良好的导热性，稳定的晶格结构，可调的能带带隙，保证了器件的使用寿命以及更广的适用范围，填补了二维材料太赫兹发射源种类；将过渡金属硫族化物薄膜作为太赫兹发射源，能够产生椭圆偏振太赫兹波，而椭圆偏振太赫兹波在分子手性光谱，物质圆二向色性光谱，以及偏振成像等方面具有重要的意义。

技术领域

本发明属于太赫兹波段器件技术领域，具体涉及一种基于过渡金属硫族化物太赫兹发射源及激发方法。

背景技术

太赫兹波通常被是指0.1THz到10THz范围的电磁波，其波长范围从30μm到3mm。交叠于微波与远红外之间，处于电子学向光子学过渡区域，具有低光子能量、非极性物质穿透性和分子指纹谱性等优异性能，在生物医疗、安全监控、物质鉴别等领域具有非常大的潜在价值。早期，由于高效的太赫兹源、高灵敏度的探测器和太赫兹相关的功能器件的匮乏，阻碍了太赫兹技术的发展，曾被称为“太赫兹空隙”。随着超快光学的发展和日益成熟，太赫兹技术发展获得了全新的契机。涌现了一大批传统半导体太赫兹发射源，如基于光整流效应的碲化锌(ZnTe)，其辐射特性主要与样品二阶非线性系数和晶体结构相关；基于表面场效应的砷化镓(GaAs)，其辐射特性主要与样品表面态引起的表面能级弯曲而形成的内建电场加速载流子特性相关；基于低温生长的砷化镓制作的光电导天线，在样品表面电镀沉积天线电极，其辐射特性主要与外加偏置电压和电子迁移率相关；由于电子空穴迁移率悬殊而引起丹倍尔效应的砷化铟(InAs)，其辐射特性主要与入射激发光角度和形成的漂移电流相关。由光子动量传递引起光子牵引效应的石墨烯，其辐射特性与其入射光子角动量和电子迁移率相关。传统半导体较低的电子迁移率和非线性系数是影响其辐射效率的主要限制因数，且具有明显局域热效应，将直接影响太赫兹波辐射的信噪比。

随着新型功能材料的发展，层状过渡金属硫族化合物体现出高电子迁移率、光电转化率等优异特性，使其具有发展成为高效、超薄太赫兹发射源的潜能。目前，发明人前期研究工作中发现晶体过渡金属硫化物具有制备稳定的太赫兹发射源的潜能，但晶体过渡金属硫化物电子迁移率和非线性系数仍旧较低；一定厚度的晶体对太赫兹辐射吸收较强，太赫兹信号存在噪声；晶体辐射的太赫兹波偏振方向不敏感，当圆偏振泵浦光激发样品表面时，无法有效辐射出椭圆偏振太赫兹波。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种基于过渡金属硫族化物太赫兹发射源及激发方法，解决现有的太赫兹发射源激发的太赫兹信号存在噪声，且无法有效辐射出椭圆偏振太赫兹波的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种基于过渡金属硫族化物太赫兹发射源，包括过渡金属硫族化物薄膜和泵浦光源，泵浦光源激发过渡金属硫族化物薄膜表面辐射太赫兹波；

所述的过渡金属硫族化物薄膜的厚度为0.72nm～200nm。

可选的，所述的过渡金属硫族化物薄膜的厚度为0.72nm～8nm。

可选的，所述的泵浦光源采用中心频率为400～800nm，脉宽为10～100fs，重复频率为1～100KHz的飞秒激光。

可选的，所述的过渡金属硫族化物薄膜为一种过渡金属硫族化物形成的薄膜或一种以上过渡金属硫族化物形成的异质结薄膜。

可选的，所述的过渡金属硫族化物为二硫化钼、二硫化钨、二硫化铼、二硒化钨或二硒化钼。

可选的，所述的过渡金属硫族化物薄膜铺设在基底上，所述的基底为石英、二氧化硅、硅或蓝宝石。