[发明专利]一种无源低功耗的微波检测方法及其装置和制备方法

权利要求书

1.一种无源低功耗的微波检测方法，其特征在于，利用反铁磁拓扑绝缘体层表面态的自旋动量锁定，由微波能量在反铁磁拓扑绝缘体层中产生的自旋流，被转换为电流，从而实现微波信号的无源检测；或利用反铁磁层在微波能量下产生自旋流，拓扑绝缘体层的拓扑表面态将自旋流自发转化为定向电荷流，通过电极检测表面态中的定向电荷流，实现无源低功耗的微波检测；

微波检测方法采用微波检测装置，微波检测装置包括至少一层反铁磁拓扑绝缘体层和分为两块设置在位于最上层的反铁磁拓扑绝缘体层上的电极层，或包括至少一组自下至上依次堆叠设置的反铁磁层和拓扑绝缘体层的双层结构，以及两块设置在位于最上层的拓扑绝缘体层上的电极层；

所述反铁磁拓扑绝缘体层为反铁磁拓扑绝缘体材料的薄膜、纳米片或纳米线；

所述反铁磁层为反铁磁材料的薄膜、纳米片或纳米线；

所述拓扑绝缘体层为拓扑绝缘体材料的薄膜、纳米片或纳米线；

所述电极层为金、银、铜、铂、镍或铟层；

所述反铁磁拓扑绝缘体层或反铁磁层和拓扑绝缘体层的双层结构均通过分子束外延、机械剥离法、高温熔融法、脉冲激光沉积或化学气相沉积的方法形成；

采用反铁磁拓扑绝缘体层进行微波检测，利用反铁磁拓扑绝缘体层表面态的自旋动量锁定，由微波能量在反铁磁拓扑绝缘体层中产生的自旋流，被转换为电压，从而实现微波信号的无源检测；

采用反铁磁层和拓扑绝缘体层的双层结构进行微波检测，微波能量在反铁磁层中产生的自旋流，拓扑绝缘体层表面态的自旋动量锁定，将自旋流转换为电压，从而实现微波信号的无源检测；

无源低功耗的微波检测装置的制备方法，包括以下步骤：

S1、选取衬底，依次采用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗；

S2、通过高温熔融法制备反铁磁拓扑绝缘体单晶，将Mn、Bi、Te的粉末按1：2：4的摩尔比放入石英管中，再将石英管垂直放入马弗炉中，通过12h升到950℃，保持该温度12h，再通过3000min降到585℃，保持该温度24h后，降到室温，得到MnBi₂Te₄块材；

S3、所述步骤S2中得到的MnBi₂Te₄块材通过机械剥离法得到纳米片，利用胶带解离MnBi₂Te₄块材，获得薄层反铁磁拓扑绝缘体，并将其至少一次转移到衬底上，得到一层或多层反铁磁拓扑绝缘体层；

S4、在步骤S3中得到的位于最上层的反铁磁拓扑绝缘体层上制备电极层。