[发明专利]基于嵌入金属纳米结构的全介质超表面太赫兹光电导天线

权利要求书

1.一种基于嵌入金属纳米结构的全介质超表面太赫兹光电导天线，其特征在于：包括半导体基底(3)、全介质减反超表面阵列(1)、金属纳米结构阵列(2)以及金属正极(4)和金属负极(7)；

所述全介质减反超表面阵列(1)、金属正极(4)和金属负极(7)均设置在所述半导体基底(3)的上表面，且全介质减反超表面阵列(1)位于金属正极(4)和金属负极(7)之间；

所述金属纳米结构阵列(2)设置在所述半导体基底(3)内部，且与半导体基底(3)上表面之间存在距离。

2.根据权利要求1所述的基于嵌入金属纳米结构的全介质超表面太赫兹光电导天线，其特征在于：

所述全介质减反超表面阵列(1)包括多个全介质减反超表面单元(5)；

所述金属纳米结构阵列(2)包括多个金属纳米结构单元(6)；

所述多个全介质减反超表面单元(5)的排列周期与所述多个金属纳米结构单元(6)的排列周期相同。

3.根据权利要求2所述的基于嵌入金属纳米结构的全介质超表面太赫兹光电导天线，其特征在于：

所述全介质减反超表面单元(5)与金属纳米结构单元(6)一一对应设置。

4.根据权利要求2或3所述的基于嵌入金属纳米结构的全介质超表面太赫兹光电导天线，其特征在于：

所述全介质减反超表面单元(5)的材质与所述半导体基底(3)的材质相同。

5.根据权利要求4所述的基于嵌入金属纳米结构的全介质超表面太赫兹光电导天线，其特征在于：

所述金属纳米结构单元(6)的材质为金。

6.根据权利要求5所述的基于嵌入金属纳米结构的全介质超表面太赫兹光电导天线，其特征在于：

所述半导体基底(3)的厚度基于时域有限差分方法的计算结果选取。

7.根据权利要求6所述的基于嵌入金属纳米结构的全介质超表面太赫兹光电导天线，其特征在于：

所述排列周期的选取以工作波长为标准，尺寸为亚波长量级。

8.根据权利要求7所述的基于嵌入金属纳米结构的全介质超表面太赫兹光电导天线，其特征在于：

所述全介质减反超表面单元(5)以及金属纳米结构单元(6)的形状和尺寸，均以各自的排列周期及材质为基础，基于时域有限差分方法的计算结果选取；

所述金属纳米结构单元(6)与半导体基底(3)上表面之间的距离，基于时域有限差分方法的计算结果中入射光能透射至基底中的位置进行选取。

9.根据权利要求8所述的基于嵌入金属纳米结构的全介质超表面太赫兹光电导天线，其特征在于：

工作波长为800nm，所述半导体基底(3)的材质为低温生长砷化镓，厚度为2μm；所述全介质减反超表面单元(5)为正方体柱状，材质为本征砷化镓，边长为240nm，高度为150nm，排列周期为400nm；所述金属纳米结构单元(6)为圆柱状，直径为240nm，高度为150nm，其与半导体上表面的距离为300nm，排列周期为400nm。

10.根据权利要求8所述的基于嵌入金属纳米结构的全介质超表面太赫兹光电导天线，其特征在于：

工作波长为1550nm，半导体基底(3)材质为铟镓砷。