[實用新型]谷電子探測系統

有效

• 申請號: 202223458440.0
• 申請日: 2022-12-23
• 公開（公告）號: CN219065290U
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 余學超;嚴振中;田野
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: G01N21/3581
• 分類號: G01N21/3581;G01N21/21
• 代理公司: 蘇州三英知識產權代理有限公司 32412
• 代理人: 陸穎

本實用新型公開了一種谷電子探測系統，包括太赫茲激光器，調制組件，太赫茲光電探測器以及分析儀；太赫茲激光器用于提供太赫茲激光；調制組件設置于太赫茲激光器的輸出端，用于將太赫茲激光調制成圓偏振太赫茲光；太赫茲光電探測器用于接收圓偏振太赫茲光并產生對應的光電流，太赫茲光電探測器包括單層過渡金屬硫族化合物層；分析儀連接太赫茲光電探測器，用于接收并收集來自太赫茲光電探測器的光電流信號。本實用新型的谷電子探測系統，其能夠檢測太赫茲光電探測器中的單層過渡金屬硫族化合物(TMDCs)層中圓偏振太赫茲光電效應的谷電子。

技術領域

本實用新型是關于一種探測系統技術領域，特別是關于一種谷電子探測系統。

背景技術

在固體材料中，電子具有在晶體動量空間的谷自由度，即在材料的能帶結構中存在由時間反演對稱性等相聯系的極值點。以谷自由度作為信息載體設計的多功能谷電子學器件具有集成度高、處理速度快、能耗低及信息不易丟失等優點。因此，以谷電子材料、電子谷自由度探測和調控為研究內容的谷電子學也成為當前凝聚態物理中的一大熱點研究領域。

谷電子是動量空間中能帶極值的電子性質，現有技術對谷電子的光學研究局限于可見/近紅外光譜范圍，隨著二維過渡金屬二硫族化物(TMDCs)的出現，由于其谷信息可以通過光的自旋角動量來控制和探測，利用單層TMDCs材料中反演對稱性破缺和較強的自旋軌道相互作用，將電子谷自由度和自旋自由度耦合起來，可以實現穩定的谷電子極化狀態。在單層TMDCs材料電子谷自由度的操控方面，根據谷依賴的光學選擇定則可知，不同的谷電子能態能夠通過圓偏振光手段進行激發。通過可見/近紅外光譜范圍的光可以激發大多數TMDCs的電子。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本實用新型的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種谷電子探測系統，其能夠檢測太赫茲光電探測器中的單層過渡金屬硫族化合物(TMDCs)層中圓偏振太赫茲光電效應的谷電子。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種谷電子探測系統，包括太赫茲激光器，調制組件，太赫茲光電探測器以及分析儀；所述太赫茲激光器用于提供太赫茲激光；所述調制組件設置于所述太赫茲激光器的輸出端，所述調制組件用于將所述太赫茲激光器輸出的太赫茲激光調制成圓偏振太赫茲光；所述太赫茲光電探測器用于接收所述圓偏振太赫茲光并產生對應的光電流，所述太赫茲光電探測器包括單層過渡金屬硫族化合物層，所述單層過渡金屬硫族化合物層能被所述圓偏振太赫茲光激發其量子自旋霍爾態，并通過圓偏振光電效應產生與入射的圓偏振太赫茲光對應的光電流；所述分析儀連接所述太赫茲光電探測器，用于接收并收集來自所述太赫茲光電探測器的光電流信號。

在一個或多個實施方式中，所述調制組件包括斬波器以及波片組；所述斬波器設置于所述太赫茲激光器的輸出端，用于將所述太赫茲激光器輸出的太赫茲激光調制成固定頻率的光；所述波片組用于將經所述斬波器調制的光進行偏振處理，以輸出圓偏振太赫茲光。

在一個或多個實施方式中，所述調制組件還包括透鏡，所述透鏡位于所述斬波器和所述波片組之間，用于聚焦所述斬波器調制的光。

在一個或多個實施方式中，所述波片組包括沿光路方向依次設置的二分之一波片和四分之一波片。

在一個或多個實施方式中，所述谷電子探測系統還包括鎖相放大器，所述鎖相放大器連接所述太赫茲光電探測器，用于放大所述太赫茲光電探測器輸出的光電流信號。

在一個或多個實施方式中，所述鎖相放大器連接所述斬波器，以接收所述斬波器將太赫茲激光調制成固定頻率的光時所輸出的調頻信號。

在一個或多個實施方式中，所述谷電子探測系統還包括上位機，所述上位機連接所述太赫茲光電探測器，用于接收所述太赫茲光電探測器的數據并進行存儲和處理。