[實用新型]一種基于超表面光學天線的紅外射頻信號探測器

有效

• 申請號: 202022401720.2
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN213425003U
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 羅俊;胡釵;魏東;張新宇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L31/115
• 分類號: H01L31/115;H01L31/0236;H01L31/0216;H01L31/18;H01Q15/00;H01Q15/10
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本實用新型公開了一種基于超表面光學天線的紅外射頻信號探測器，包括自下而上依次設置的襯底、摻雜層和二氧化硅層，制作于摻雜層之上與摻雜層形成肖特基接觸的超表面光學天線層，制作于摻雜層之上與摻雜層形成歐姆接觸的歐姆電極，以及位于二氧化硅層的上表面的肖特基電極和普通電極；超表面光學天線層是由多個彼此間隔的金屬層組成的陣列結構，金屬層包括第一金屬層和第二金屬層，第一金屬層為寬度為0.5～5mm的具有周期性納尖結構的金屬納尖陣列，第二金屬層為寬度為5～100mm的金屬陣列，由周期性排列的微米基元構成；超表面光學天線層對入射的紅外、射頻S、C或X波段的信號具有局域表面等離激元效應，能夠以較小的體積完成響應速度較快的信號探測。

技術領域

本實用新型屬于信號探測技術領域，更具體地，涉及一種基于超表面光學天線的紅外射頻信號探測器。

背景技術

紅外、射頻S波段、C波段或X波段探測在安檢監控系統、材料檢測、空間通信、信號探測、航天航空和雷達等眾多領域有著廣泛地應用。現有的紅外射頻探測器主要包括掃描子系統、接收機子系統和定標子系統，通過天線進行探測，如喇叭聚焦天線，尺寸很大，可以達到數十厘米或分米，其探測裝置需配套復雜精密的飼服、驅動或掃描機構(如旋轉平臺、波導傳輸、矢量分析儀等)，體積和質量大，響應速度慢；且在紅外射頻S波段、C波段以及X波段分別獨立探測，光譜探測波長范圍較單一，無法在要求高速、高靈敏、小微型化信號探測的場景下適用。

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表面光學天線的紅外射頻信號探測器，其目的在于解決現有技術存在的體積大、相應慢和波段窄的技術問題。

為實現上述目的，第一方面，本實用新型提供了一種基于超表面光學天線的紅外射頻信號探測器，包括：自下而上依次設置的襯底、摻雜層和二氧化硅層，制作于摻雜層之上與摻雜層形成肖特基接觸的超表面光學天線層，制作于摻雜層之上與摻雜層形成歐姆接觸的歐姆電極，以及位于二氧化硅層的上表面的肖特基電極和普通電極；其中，超表面光學天線層分別與肖特基電極和普通電極相連，其內部縫隙由二氧化硅層填充；

超表面光學天線層是由多個彼此間隔的金屬層組成的陣列結構，用于基于其對入射的紅外、射頻S波段、C波段或X波段的電磁信號所產生的局域表面等離激元效應，進行信號探測；

各金屬層相互并聯，一端與肖特基電極相連，另一端與普通電極相連；金屬層包括第一金屬層和第二金屬層；

第一金屬層為寬度為0.5～5mm的金屬納尖陣列，對于入射的紅外電磁波具有局域表面等離激元特性；金屬納尖陣列為具有周期性納尖結構的金屬陣列；納尖結構為納米尺度的尖型結構，由金屬納尖構成；

第二金屬層為寬度為5～100mm的金屬陣列，對于入射的射頻S波段、C波段或X波段的電磁信號具有局域表面等離激元效應；第二金屬層由周期性排列的微米基元構成；微米基元為微米結構。

進一步優選地，第一金屬層與第二金屬層均分布在同一平面上，共同構成陣列結構；或者，第一金屬層與第二金屬層分別位于兩個不同平面，第一金屬層位于第一平面上，在第一平面上構成陣列結構，第二金屬層位于第二平面上，在第二平面上構成陣列結構，第一平面與第二平面相互疊加。