[发明专利]硒化镓/二硫化锡异质结膜电控太赫兹强度调制器件

说明书

本发明属于太赫兹技术领域领域，为调制器件结构简单，调制度大，灵敏度高。为此，本发明采取的技术方案是，硒化镓/二硫化锡异质结膜电控太赫兹强度调制器件，包括GaSe/SnS₂异质结膜、附加电极、主动控制直流电源、线性偏振的THz源，线性偏振的THz源生成的太赫兹波入射到GaSe/SnS₂异质结薄膜，GaSe/SnS₂异质结膜为在硅酸盐玻璃衬底上采用液相剥离方法或者化学气相沉积CVD方法制备，形成单分子层或者少分子层的结构；主动控制直流电源通过附加电极，以垂直于太赫兹波偏振方向对GaSe/SnS₂异质结薄膜施加调制电压。本发明主要应用于太赫兹强度调制器件设计制造场合。

技术领域

本发明属于太赫兹技术领域领域，涉及硒化镓/二硫化锡异质结膜电控太赫兹强度调制器件。

背景技术

太赫兹波是一种波长介于毫米波段与近红外波段的电磁波，频率从0.1THz-10THz[1]。与其他波段的电磁辐射相比，太赫兹波具备着许多优良的性质，如：瞬态性，即太赫兹脉冲宽度在亚皮秒量级，可用于亚皮秒，甚至飞秒时间分辨的瞬态光谱研究；穿透性高，可用于安检与反恐；低损害性，即辐射光子能量低，多用于生物无损检测；指纹谱特性，即大多极性分子的振动和转动能级处于太赫兹波段，故可用于物质的表征[2-4]。

在太赫兹调制器件研发方面，目前主要分为被动器件和主动器件。被动器件主要是由常规材料或人造超材料构成，如：透镜、分束镜、光栅和偏振器件等[5-7]；主动器件主要由具有特殊敏感响应的材料，比如：压电、电光、声光、磁光、相变等材料，或者基于上述可控的材料与人造超材料相结合，再通过外加电场、光场、磁场、热场来主动调控太赫兹波的透过或反射的特征参量[8-10]。

近几年来，二维材料作为一种类石墨烯半导体材料，在光电领域的应用被广泛重视和研究，其作用波长范围可覆盖太赫兹波段(0.1-1THz)，可实现宽谱范围调制，这使得基于二维材料的太赫兹调制器的研制和应用成为可能[11]。

范德瓦尔斯异质结构(van der Waals heterostructure)是指将两种不同类型(n型和p型)半导体二维材料相交，从而形成新的分子键连结的p-n结结构。这种结构不但可以结合两种材料的各自的光电特性，还会产生很多新的物理或者化学特性[12]。如果这种异质结是由两层单质膜在垂直方向通过范德华力连接在一起形成的p-n结层，就形成了异质结膜。在这种异质结膜中，由于异质结电场的存在，增加了光电响应的灵敏度，因此特别适合作为光电调制器件。本发明是基于硒化镓/二硫化锡(GaSe/SnS₂)异质结膜的电控太赫兹强度调制器件。

参考文献：

[1]Ferguson B,Zhang X C.Materials for terahertz science andtechnology[J].Nature materials,2002,1(1):26.

[2]Grischkowsky D,van Exter M.Characterization of an optoelectronicterahertz beam system[J].IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,1990,38:1684-1691.

[3]Mickan S,Abbott D,Munch J,et al.Analysis of system trade-offs forterahertz imaging[J].Microelectronics Journal,2000,31(7):503-514.

[4]Kawase K,Ogawa Y,Watanabe Y,et al.Non-destructive terahertzimaging of illicit drugs using spectral fingerprints[J].Optics express,2003,11(20):2549-2554.