[發明專利]基于第二類外爾半金屬材料的太赫茲探測器

在審

• 申請號: 202110698989.8
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113484352A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 孫棟;范子璞;賴佳偉
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N23/227
• 分類號: G01N23/227
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

1.一種太赫茲探測器，包括襯底、太赫茲天線、第二類外爾半金屬薄片和保護層，其中：所述太赫茲天線設置在襯底表面，由不連通的兩部分組成，兩部分的尖端處相向放置；所述第二類外爾半金屬薄片與太赫茲天線的兩個尖端處連接，形成歐姆接觸；所述保護層完全覆蓋所述第二類外爾半金屬薄片。

2.如權利要求1所述的太赫茲探測器，其特征在于，所述襯底為表面覆蓋二氧化硅絕緣層的高阻硅襯底。

3.如權利要求1所述的太赫茲探測器，其特征在于，所述太赫茲天線為蝴蝶結形平面天線或對數周期天線。

4.如權利要求1所述的太赫茲探測器，其特征在于，所述太赫茲天線兩部分的尖端處間距在20μm以內。

5.如權利要求1所述的太赫茲探測器，其特征在于，所述太赫茲天線由兩層金屬構成，底層為過渡金屬層，在過渡金屬層的表面為導電金屬層。

6.如權利要求1所述的太赫茲探測器，其特征在于，所述第二類外爾半金屬薄片的材料選自二碲化鎢、二碲化鉬和鉭銥碲，其厚度在300nm以內。

7.如權利要求1所述的太赫茲探測器，其特征在于，所述保護層的材料為六方氮化硼，厚度在50nm以內。

8.利用權利要求1～7任一所述的太赫茲探測器進行太赫茲波探測的方法，包括以下步驟：

1)將所述太赫茲探測器的太赫茲天線的兩部分中的一部分通過導線接地，另一部分通過導線與外部檢測電路相連；

2)當太赫茲波照射在所述太赫茲探測器上時，其能量都被太赫茲天線收集并匯聚在天線與第二類外爾半金屬薄片連接的兩個尖端處，從而太赫茲電場在兩個尖端處獲得增強，使得第二類外爾半金屬薄片內部產生非零的光電流響應；

3)通過外部檢測電路檢測光電流大小，得到太赫茲波的強度信息。

9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述外部檢測電路包括電流前置放大器和示波器，其中電流前置放大器與太赫茲天線連接，通過電流前置放大器對太赫茲探測器探測到的光電流進行放大；電流前置放大器再連接示波器，使用示波器檢測放大后的光電流信號。

10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述外部檢測電路還包括鎖相放大器，鎖相放大器的信號輸入端與電流前置放大器連接，參考信號輸入端與待測太赫茲源相連接；鎖相放大器基于太赫茲源的調制頻率對經過電流前置放大器放大的光電流做進一步地放大與提取。