[實用新型]基于超材料的肖特基型太赫茲多譜信號探測器

有效

• 申請號: 201420514776.0
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN204130553U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 羅俊;別業華;李維軍;張新宇;佟慶;雷宇;桑紅石;張天序;謝長生
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L31/02
• 分類號: H01L31/02;H01L31/08;H01L31/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本實用新型屬于信號探測技術領域，更具體地，涉及一種基于超材料的肖特基型太赫茲多譜信號探測器。

背景技術

太赫茲探測在機場安檢系統、通信、電子對抗和無損檢測等眾多領域都有著廣泛地應用，常見的太赫茲探測器主要包括熱探測器、肖特基二極管探測器。

在要求高速、高靈敏度、多譜信號探測的場合下，現有太赫茲探測器存在以下方面的問題：1、太赫茲探測器的譜成像裝置仍需配置復雜的驅動或掃描機構，體積和質量大；2、太赫茲探測器響應速度較慢；3、太赫茲探測器的光譜探測范圍不能輕易擴展。

實用新型內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種基于超材料的肖特基型太赫茲多譜信號探測器，其目的在于，解決現有太赫茲信號探測器中存在的體積大、響應慢、光譜探測范圍不能輕易擴展的技術問題。

為實現上述目的，按照本實用新型的一個方面，提供了一種基于超材料的肖特基型太赫茲多譜信號探測器，包括自下而上依次設置的襯底層、N型砷化鎵層、二氧化硅層、超材料層、歐姆電極、和一對肖特基電極，歐姆電極和肖特基電極分別設置于超材料層的左右兩端，超材料層與N型砷化鎵層形成肖特基接觸，超材料層包括多個可以以任意方式排列的金屬開環共振單元陣列，且為具有周期性微納米結構的金屬層，金屬開環共振單元陣列的金屬開環共振單元開孔間距t＝2～8μm，線寬d＝4～14μm，周期L＝36～100μm。

優選地，所述周期性微納米結構的金屬層包含了多種圖形及其特征尺寸參數，其對于特定電磁波具有完全吸收特性。

優選地，襯底層的材料是半絕緣砷化鎵、硅、或三氧化二鋁。

優選地，歐姆電極的材料是鎳、鍺、以及金，其厚度分別為20-30nm、200-300nm和20-30nm。

優選地，肖特基電極的材料是鈦和金，其厚度分別為20-30nm和200-250nm。

優選地，當超材料層用于電磁信號探測時，其周期性微納米結構的周期應該遠小于電磁信號的波長。

優選地，金屬開環共振單元陣列的制作材料為鈦和金，其厚度分別為20～30nm和200～250nm。

總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

1、本實用新型基于超材料的肖特基型太赫茲多譜信號探測器體積小：由于所述超材料的制作采用微納米光刻工藝，在1mm²尺寸內可以集成數千個金屬開環共振單元，將多種圖形構成的金屬開環共振單元陣列集成在一起，也只需要1～2cm²的空間，因此基于超材料的肖特基型太赫茲多譜信號探測器體積很小、重量很輕；

2、本實用新型基于超材料的肖特基型太赫茲多譜信號探測器響應速度較快：由于超材料層的金屬開環共振單元具有完全吸收對應波段電磁信號的能力，一旦與對應太赫茲波段信號產生共振，其共振響應速度屬于超高速響應，能夠在極短時間內產生響應信號。

3、本實用新型基于超材料的肖特基型太赫茲多譜信號探測器只需要交流信號發生器等少量電子資源輔助其進行工作，從而節省了外圍電路資源。

4、由于超材料層可以任意增加新的金屬開環共振單元陣列，因此本實用新型提供了一種可根據實際需要擴展信號探測范圍的能力，實現可靈活擴展的寬譜太赫茲探測。

附圖說明

圖1是本實用新型基于超材料的肖特基型太赫茲多譜信號探測器的縱向剖面示意圖。

圖2是本實用新型基于超材料的肖特基型太赫茲多譜信號探測器的俯視示意圖。

圖3是本實用新型超材料層的示意圖。

圖4是本實用新型的超材料層中金屬開環共振單元陣列的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

本實用新型的基本思路在于，本實用新型可根據所設計的金屬開環共振單元對應的電磁共振頻率集合，執行集合內任意波譜的切入和跳轉，通過超材料層中的金屬開環共振單元的電磁共振導致金屬發熱改變金屬電阻率實現電磁波信號的能量收集，并通過外接交流信號將電阻率的變化提取出來，從而探測太赫茲信號。