[发明专利]一种太赫兹探测器

说明书

本发明提供了一种太赫兹探测器，包括：衬底层；设置在所述衬底层之上的金属反射层；设置在所述金属反射层之上的介电间隔层；对称设置在所述介电间隔层之上的第一狄拉克半金属层和第二狄拉克半金属层；以及设置在所述介电间隔层之上且位于所述第一狄拉克半金属层和所述第二狄拉克半金属层之间的金属光栅层。本发明的太赫兹探测器通过设计各向异性的光学天线与狄拉克半金属层的复合结构，基于等离激元谐振腔的高偏振辨别激发、阻抗匹配耦合，把偏振方向垂直于金属光栅的入射光高效地转化成为与狄拉克半金属层充分交叠的亚波长强光场，大幅提高狄拉克半金属层的光吸收和光响应，器件具有更高偏振消光比、更高集成度、更高响应率和更低的功耗。

技术领域

本发明涉及光电探测器技术领域，特别涉及一种太赫兹探测器。

背景技术

拓扑狄拉克半金属的出现为发现新的准粒子提供了一个理想的实验体系，而这些准粒子在高能物理中往往是难以捉摸的，例如，狄拉克费米子、外尔费米子以及其他奇异的新量子态。拓扑绝缘体以及拓扑半金属的发现，引起了人们对固态晶体中的基本激发和非平凡拓扑特征的关注，特别是外尔半金属和狄拉克半金属，由于它们在反转对称破缺方面可以具有广泛的应用。

研究表明属于第二类拓扑狄拉克半金属材料将会产生一些新的量子现象，例如场选择性异常和手性模式反转以及熵输运的新机制。材料中单个Weyl点具有明确的手性，在由贝利曲率的奇点(单极子和反单极子)引起的现象中，先决的条件往往或者是反转对称性破缺或者是时间反演对称性破缺。因此，基于第二类狄拉克半金属PdTe₂材料，它具有第二类的狄拉克费米子和高迁移率载流子。第二类TSMs无带隙性质，它的光子吸收在太赫兹波长下会得到增强，同时由于各向异性色散和输运的增强，光子的吸收能够得到广泛的增强，这一现象与它们的布洛赫波函数有关。太赫兹辐射探测由于它在电磁波谱的特殊位置，由于其所具备的光子能量小、高穿透性等特点，并且还是多种生物、化学分子振动谱的特征频率带，从而使它在材料无损检测、生物样品检测等方面具有重要的应用前景；另外，由于太赫兹波段的辐射与微波雷达相比具有较短的波长和较好的定向性，当它应用在雷达及目标识别方面，可以实现更加精确的定位等。

第二类狄拉克半金属PdTe₂材料因为非线性光响应中的1/ω项在低频率极限是发散的，光电流在太赫兹范围会由于费米子态密度变得强烈增强，从而会因此的是第二类TSMs在太赫兹范围会有优异的光敏特性。在太赫兹探测应用方面，除了强度和波长，偏振是与光场相关的另一个主要物理量。偏振检测为特征识别提供了一个新的维度，揭示了许多独特而重要的对象信息，偏振检测是增强目标信息识别的强大工具。基于狄拉克半金属PdTe₂材料的光电探测器因其优异的特性，如太赫兹的宽频带光响应、快速响应时间以及优异的机械弹性和强度，引起了广泛的兴趣。然而，原始狄拉克半金属PdTe₂材料与大多数光探测材料一样，无法分辨偏振状态。

为了得到高性能的应用，有必要寻找一种合适的方法使狄拉克半金属PdTe₂材料基光电探测器对偏振状态敏感。目前的偏振探测方法，主要基于与探测器分离的偏振器和光学器件。偏振鉴别可以通过旋转偏振器来实现，也可以通过将光路分割成不同状态的偏振器来实现。然而，这些方法都存在一些缺点，如偏振片旋转方法速度慢、灵敏度低，光路分割方法结构复杂、对准精度差，且两者体积都较大。而且复杂光路与多种光学器件的使用影响了光通量，降低了探测器的灵敏度。因此，如何在实现高偏振消光比的同时提高响应率与集成度是新型偏振探测器件需要解决的问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明提供一种太赫兹探测器，旨在解决现有技术的光电探测器集成度低、响应率低、功耗高，探测灵敏度不足的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种太赫兹探测器，包括：

衬底层；

金属反射层，设置在所述衬底层之上；