[实用新型]一种基于InSe材料的太赫兹探测元器件

说明书

一种基于InSe材料的太赫兹探测元器件，属于太赫兹领域。衬底层水平设置在最下层，绝缘介质层水平设置在衬底的上表面上，保护层a层水平设置在绝缘介质层的上表面上，InSe层平行设置在保护层a层上方，保护层b层为水平设置在InSe层上方，保护层b层完全覆盖InSe层；源电极、漏电极设置在InSe材料两侧，并且源电极、漏电极覆盖裸漏的InSe边缘，顶栅电极绝缘层上方位置，与内部InSe无接触；天线位于源极和栅极远离InSe材料侧，与源极和栅极分别相连。对入射太赫兹波具有更强的吸收能力转换能力、更低的接触电阻、更洁净的工作环境，实现对不同波段太赫兹波的宽谱探测，通过改变栅压实现器件的开关。

技术领域：

本实用新型涉及太赫兹技术领域，特别是一种基于二维材料的太赫兹探测器件。

背景技术：

太赫兹波是指频率介于0.1-10THz之间的电磁波，其波长范围为0.03-3mm。太赫兹波在电磁频谱中的位置为与微波和红外辐射之间。到目前为止，电磁波谱中除了太赫兹波段以外的大部分波段都得到了广泛的研究和应用，而太赫兹波由于因缺乏有效的辐射产生和检测方法，使得这一波段未得到充分的研究和应用。近年来，随着激光技术和半导体技术的发展，为太赫兹脉冲的产生提供了稳定、可靠的激发光源，太赫兹波也因其具有的安全性、高穿透性、指纹谱性及带宽性等各种特性，广泛应用于各个领域。太赫兹波的广泛应用离不开探测器的发展。目前太赫兹直接探测技术根据其探测原理可分为光热探测器和光电子探测器。光热探测器虽然响应范围广，但是由于其热容等影响，响应速度在毫秒量级，在一定程度上约束了该类探测器的应用。而另一类原理的探测器—光电子探测器，理论上对太赫兹信号的响应则可达到ns量级，但是大部分需要低温环境。目前亟待发展出一种高灵敏度、高响应度、低噪声等效功率室温工作的太赫兹宽谱探测器。

石墨烯的发现开启了二维材料的研究热浪，二维材料层内为较强的共价键相连，曾将通过较弱的范德华力相连，即可以通过机械剥离的方法获得单层或少层的二维层状材料。硒化铟(InSe)是一类复杂的Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，其中InSe是一种典型的层状结构，由四个原子Se-In-In-Se堆叠而成，具有较小的有效电子质量(0.143m₀)，表现出较高的电子迁移率(10³cm²·V^-1·s^-1)，而且对周围环境比较稳定。在基于等离子体波共振构筑的场效应晶体管用于太赫兹探测有极大的潜力。在实际操作中，电子器件的性能会受到各种散射的影响进而降低器件的性能，尤其是介电层与沟道材料之间的散射。

针对以上对太赫兹探测器性能的需求，我们提出基于等离子体波探测原理的场效应探测器。本实用新型采用具有高载流子迁移率的二维材料InSe为二维电子气的承载材料，由保护材料封装，与金属电极准一维接触，以平面天线为辅助吸收太赫兹波，制备具有低接触电阻，超宽谱吸收响应的太赫兹单元器件。

实用新型内容：

针对目前存在的问题，本实用新型的目的是：以多层InSe为二维电子气的承载材料，制备具有低接触电阻，超宽谱吸收响应的太赫兹单元器件。

为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：本实用新型一种基于InSe材料的太赫兹探测器件元件，包括衬底层(1)、绝缘介质层(2)、保护层a层(3a)和保护层b层(3b)、InSe层(4)、源电极(5a)、漏电极(5b)、顶栅门电极(6)、天线(7)；所述衬底层水平设置在最下层，所述绝缘介质层水平设置在衬底的上表面上，所述保护层a层水平设置在绝缘介质层的上表面上，所述InSe层(4) 平行设置在保护层a层(3a)上方，保护层b层(3b)为水平设置在InSe 层上方，保护层b层完全覆盖InSe层；所述源电极(5a)、漏电极(5b) 设置在InSe材料相对的两侧，并且源电极、漏电极分别覆盖裸漏的 InSe边缘，所述顶栅门电极(6)位于保护层b层(3b)上方位置，且与内部InSe无接触；所述天线(7)分别均与源极和栅极远离InSe材料侧的侧边相连。