[实用新型]基于超表面光学天线的太赫兹信号探测器

说明书

本实用新型公开了一种基于超表面光学天线的太赫兹信号探测器，包括：衬底、掺杂层、二氧化硅层、超表面光学天线层、欧姆电极、肖特基电极和普通电极；其中，超表面光学天线层宽度为2～10mm，包括微米基元以及多个平面金属纳尖单元；微米基元为微米结构，形状为多边形；金属纳尖单元分布在微米基元各个边的内侧或外侧，对于入射的太赫兹信号具有局域表面等离激元特性。如此，由于纳尖单元对入射的太赫兹信号具有极强的局域表面等离激元感应能力，一旦与对应的太赫兹信号产生局域表面等离激元振荡，能够在极短时间内产生极强的响应信号；同时，本实用新型采用微纳结构，在满足较好探测性能的前提下，大大减小了太赫兹信号探测器的成本。

技术领域

本实用新型属于信号探测领域，更具体地，涉及一种基于超表面光学天线的太赫兹信号探测器。

背景技术

太赫兹探测在机场安检系统、通信、电子对抗和无损检测等众多领域都有着广泛地应用。

常见的太赫兹探测器主要包括热探测器、肖特基二极管探测器。其中热探测器已经实用化，但是相应速度很慢，且灵敏度较低；肖特基二极管探测器带宽范围较窄。因此在要求高速、高灵敏度、多谱信号探测的场合下，现有太赫兹探测器的性能存在不足。这主要是由于现有的太赫兹探测器存在以下问题：1、太赫兹探测器的谱成像装置仍需配置复杂的驱动机构，体积和质量大；2、太赫兹探测器响应速度较慢。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于超表面光学天线的太赫兹信号探测器，其目的在于解决现有太赫兹信号探测器中存在的体积大和响应慢等技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种基于超表面光学天线的太赫兹信号探测器，包括：衬底层，位于所述衬底层上的掺杂层，位于所述掺杂层上的二氧化硅层、超表面光学天线层、欧姆电极，位于所述二氧化硅层上的肖特基电极、普通电极；其中，所述超表面光学天线层宽度为2～10mm，包括微米基元以及多个平面金属纳尖单元；其中，所述微米基元为微米结构，形状为多边形；所述金属纳尖单元分布在所述微米基元各个边的内侧或外侧，对于入射的太赫兹信号具有局域表面等离激元特性；单个金属纳尖单元宽为20～80nm，高为80～300nm，尖角为10～60度，相邻金属纳尖单元间距为30～150nm；所述肖特基电极和所述普通电极均与所述超表面光学天线层连接，其内部的缝隙采用二氧化硅进行绝缘处理；所述超表面光学天线层与所述掺杂层形成肖特基接触，所述欧姆电极与所述掺杂层形成欧姆接触。

进一步地，所述金属纳尖单元制作材料为钛和金，厚度分别为20～80nm和200～250nm。

进一步地，所述衬底层为半绝缘砷化镓、硅、或三氧化二铝，厚度为200～500μm；所述掺杂层为N型砷化镓或P型砷化镓，厚度为1～2μm，掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3～9×10¹⁸cm^-3。

进一步地，所述二氧化硅层厚度为100～300nm，所述二氧化硅层与所述超表面光学天线层位于同一层，所述金属纳尖单元之间以及内部的缝隙采用二氧化硅进行绝缘处理。

进一步地，所述欧姆电极制作材料为镍、锗、金，厚度分别为20～80nm、100～300nm和20～80nm；所述肖特基电极制作材料为钛、金，厚度分别为20～80nm和100～250nm；所述普通电极制作材料为钛、金，厚度分别为20～80nm和100～250nm。