[發明專利]太赫茲近場探測器、光電導天線及其制作方法

有效

• 申請號: 201610349988.1
• 申請日: 2016-05-24
• 公開（公告）號: CN105870582B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 丁慶;彭世昌;潘奕;李辰
• 申請（專利權）人: 深圳市太赫茲系統設備有限公司;深圳市太赫茲科技創新研究院
• 主分類號: H01Q1/22
• 分類號: H01Q1/22;H01Q1/38;G01N21/3586
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 石佩

技術領域

本發明涉及太赫茲技術領域，特別是涉及一種太赫茲近場探測器，和該太赫茲近場探測器中采用的光電導天線以及該光電導天線的制作方法。

背景技術

隨著太赫茲技術的不斷發展，利用太赫茲時域光譜進行成像越來越受到關注。太赫茲時域光譜成像在安檢、空間遙感、材料的無損檢測、高分辨率太赫茲顯微鏡等領域具有較好的應用前景。典型的太赫茲時域光譜系統主要包括四個部分：飛秒脈沖輻射源、時間延遲系統、太赫茲輻射器，以及太赫茲探測器。其中飛秒脈沖輻射源輸出飛秒激光脈沖，該激光脈沖經過光纖分路器分為泵浦光和探測光。泵浦光激發太赫茲輻射器進而向外輻射太赫茲波。該太赫茲波被太赫茲探測器收集，并驅動由探測光激發太赫茲探測器中的光電導天線生成的載流子，載流子運動形成的光電流信號被電流探測裝置提取。該光電流信號記載著太赫茲時域信息經過后續處理便可得到太赫茲波的時域波形圖，進一步地對所得到的時域波形圖進行傅里葉變換，即可得到太赫茲波的頻域光譜圖。

太赫茲探測分為近場探測和遠場探測。遠近場探測的劃分與天線輻射場劃分有關，定義D為天線的有效輻射口徑長度，λ為天線輻射的電磁波波長，R為探測點與天線的距離。當滿足R≥2D²/λ，則認為是屬于遠場探測，否則即為近場探測。其中遠場探測中，由成像分辨率公式ρ＝Rλ/D可知，隨著成像距離減小空間分辨率不斷提高，但是受限于衍射極限，最高只能達到2D。而近場成像分辨率可達D/2以下，相較于遠場探測，近場探測成像能獲取更高的空間分辨率。

太赫茲近場探測器又可分為無孔型和有孔型，相比于無孔探測方式，有孔近場探測具有高集成度，高靈敏度，高信噪比等優勢。

發明內容

本發明旨在提供一種光電導天線，以及該光電導天線的制作方法。本發明還提供一種具有上述光電導天線的太赫茲近場探測器，以期實現高分辨率成像。

一種用于太赫茲近場探測的光電導天線，包括：

襯底；

低溫砷化鎵波片層，粘合在襯底上；

偶極天線，為低溫生長的砷化鎵薄片并粘合在低溫砷化鎵波片層上；

絕緣層，設置在偶極天線上；以及

帶孔金屬板，設置在絕緣層上。

在其中一個實施例中，所述襯底為藍寶石襯底。

在其中一個實施例中，所述低溫砷化鎵波片層為方形或者圓形。

在其中一個實施例中，所述低溫砷化鎵波片層與襯底通過光學膠層粘接。

在其中一個實施例中，所述偶極天線為兩個對稱排布的T型低溫砷化鎵薄片。

在其中一個實施例中，所述帶孔金屬板為鋁片，所述鋁片上設有孔，所述孔的中心對準所述偶極天線的中心。

在其中一個實施例中，所述絕緣層為二氧化硅層。

一種太赫茲近場探測器，用于收集透過樣本的太赫茲波，包括上述光電導天線，以及透鏡和調整架，所述光電導天線與透鏡集成在一起成為光電導探頭，而光電導探頭設置在調整架上，調整架能夠調整樣本與光電導探頭之間的距離。

一種上述任意一種的光電導天線的制作方法，步驟包括：

偶極天線的形成步驟，包括在半絕緣砷化鎵襯底上形成隔斷層，再在隔斷層上低溫生長砷化鎵薄膜層，并蝕刻所述砷化鎵薄膜層形成兩個對稱排布的T型結構；

低溫砷化鎵波片層粘合步驟，將經過所述形成步驟獲得的偶極天線結構與低溫砷化鎵波片層粘合，且所述T型結構鄰近所述低溫砷化鎵波片層；

襯底粘合步驟，將經過所述粘合步驟獲得的結構與藍寶石襯底通過環氧樹脂層粘接；

絕緣層形成步驟，包括濕法刻蝕和反應離子刻蝕去除所述砷化鎵襯底，并用氟化氫去除所述隔斷層，然后在暴露出的低溫生長的砷化鎵薄膜層上沉積二氧化硅絕緣層；

帶孔金屬板形成步驟，將帶孔金屬板設置在所述絕緣層上。

上述太赫茲近場探測器因設有帶孔金屬板，能使背景噪聲信號大幅衰減，提高近場探測的空間分辨率。

附圖說明

圖1為本發明一實施例提供的太赫茲近場探測器的部分結構示意圖，以及與太赫茲輻射源、檢測樣本配合的結構示意圖。

圖2為本發明一實施例提供的太赫茲近場探測器中的部分結構的拆解示意圖。

圖3為圖2所示太赫茲近場探測器中的光電導天線中的偶極天線的結構示意圖。

具體實施方式