[实用新型]一种测量石墨烯载流子浓度的传感器

说明书

本申请公开了一种测量石墨烯载流子浓度的传感器，包括设于待测石墨烯层下表面的衬底；设于待测石墨烯层上表面并与待测石墨烯层形成异质结构的介质层；设于介质层上表面的棱镜；用于发出可见光并将可见光照射在棱镜上的光源发射器，可见光为横磁偏振光；用于接收反射光的接收器，反射光为可见光在棱镜上反射的光。本申请中设有介质层，与待测石墨烯层形成异质结构，当横磁偏振光进入异质结构，由于石墨烯电导率的电可调谐特性，通过调节外部电压控制费米能级，可以灵活地调控古斯‑汉欣位移，进而根据古斯‑汉欣位移得到石墨烯载流子浓度；由于异质结构的存在，可以得到数百倍波长的古斯‑汉欣位移，更加方便测量，且入射光为可见光，也便于测量。

技术领域

本申请涉及石墨烯载流子浓度测量领域，特别是涉及一种测量石墨烯载流子浓度的传感器。

背景技术

石墨烯作为一种单原子厚度的碳原子层，在静电门控条件下表现出高度可调的载流子浓度，为实现微波光子学等可调谐器件提供了有效的途径。

石墨烯的载流子浓度可以利用古斯-汉欣位移来进行测量，古斯-汉欣位移是指光束在入射到不同介质表面时反射光线会相对于几何光学预测光束发生的微小横向偏移。目前在测量古斯-汉欣位移时，将石墨烯设置在衬底的上表面，并用太赫兹光束照射石墨烯层，通过反射光线测量出古斯-汉欣位移，得到的位移大小仅仅只有零点几波长，灵敏度不够高，测量不方便。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种测量石墨烯载流子浓度的传感器，以增大古斯-汉欣位移的数值，提升测量灵敏度，且实现无接触测量。

为解决上述技术问题，本申请提供一种测量石墨烯载流子浓度的传感器，包括：

设于待测石墨烯层下表面的衬底；

设于所述待测石墨烯层上表面并与所述待测石墨烯层形成异质结构的介质层；

设于所述介质层上表面的棱镜；

用于发出可见光并将所述可见光照射在所述棱镜上的光源发射器，所述可见光为横磁偏振光；

用于接收反射光的接收器，其中，所述反射光为所述可见光在所述棱镜上反射的光。

可选的，所述介质层为钙钛矿层。

可选的，还包括：

设于所述钙钛矿层与所述棱镜之间的金属层。

可选的，所述金属层的厚度为50nm。

可选的，所述金属层为金层。

可选的，所述介质层包括由下至上依次层叠的第一介质单元层，第二介质单元层，所述第一介质单元层。

可选的，还包括：

设于所述棱镜与所述介质层之间的介质平面波导传感器，其中，所述第一介质单元层的折射率小于所述第二介质单元层。

可选的，还包括：

用于在所述衬底和所述介质层之间施加电压的电源。

可选的，所述棱镜为BK7玻璃。

可选的，所述衬底、所述介质层的形状为正方形。

本申请所提供的一种测量石墨烯载流子浓度的传感器，包括：设于待测石墨烯层下表面的衬底；设于所述待测石墨烯层上表面并与所述待测石墨烯层形成异质结构的介质层；设于所述介质层上表面的棱镜；用于发出可见光并将所述可见光照射在所述棱镜上的光源发射器，所述可见光为横磁偏振光；用于接收反射光的接收器，其中，所述反射光为所述可见光在所述棱镜上反射的光。