一种基于热电材料的太赫兹波探测器的制作方法

本发明涉及太赫兹波探测领域，具体涉及一种基于热电材料的太赫兹波探测器。

背景技术：

太赫兹波是指频率在0.1thz-10thz范围内的电磁波。太赫兹技术是非常重要的交叉前沿领域，为技术创新、国民经济发展和国家安全提供了新机遇。太赫兹波探测是太赫兹技术中的重要环节。在传统太赫兹波探测中，敏感材料置于表面，容易受到外界环境的影响，降低了探测器的可靠性。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供了一种基于热电材料的太赫兹波探测器，该太赫兹波探测器包括衬底、第一石墨烯层、微纳颗粒层、第二石墨烯层、热电材料层、源极、漏极；衬底为绝缘材料，第一石墨烯层置于衬底上，微纳颗粒层置于第一石墨烯层上，第二石墨烯层置于微纳颗粒层上，热电材料层置于第二石墨烯层上，源极连接第一石墨烯层和第二石墨烯层的一侧，漏极连接第一石墨烯层和第二石墨烯层的另一侧。

更进一步地，微纳颗粒层包括微纳颗粒。

更进一步地，微纳颗粒不接触。

更进一步地，微纳颗粒的材料为贵金属。

更进一步地，微纳颗粒的材料为半导体。

更进一步地，微纳颗粒的尺寸不同。

更进一步地，第一石墨烯层中石墨烯的层数少于6层。

更进一步地，第二石墨烯层中石墨烯的层数少于10层。

更进一步地，热电材料层的材料为锆钛酸铅、钽酸锂、铌酸锂、氮化镓、硝酸铯。

更进一步地，第一石墨烯层中设有孔洞。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于热电材料的太赫兹波探测器，衬底为绝缘材料，第一石墨烯层置于衬底上，微纳颗粒层置于第一石墨烯层上，第二石墨烯层置于微纳颗粒层上，热电材料层置于第二石墨烯层上，源极连接第一石墨烯层和第二石墨烯层的一侧，漏极连接第一石墨烯层和第二石墨烯层的另一侧。太赫兹波穿透热电材料层，被第一石墨烯层和第二石墨烯层吸收并产生热，热电材料层中的温度差造成了晶格结构极化，从而导致热电材料层中产生局域电场。该局域电场改变第一石墨烯层和第二石墨烯层的导电特性，从而实现太赫兹波探测。在本发明中，第一石墨烯层和第二石墨烯层置于热电材料层的下侧，外界环境对太赫兹波探测器的影响小，提高了太赫兹波探测器的可靠性。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是基于热电材料的太赫兹波探测器的示意图。

图2是又一种基于热电材料的太赫兹波探测器的示意图。

图中：1、衬底；2、第一石墨烯层；3、微纳颗粒层；4、第二石墨烯层；5、热电材料层、6、源极；7、漏极；31、微纳颗粒。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

本发明提供了一种基于热电材料的太赫兹波探测器。如图1所示，该太赫兹波探测器包括衬底1、第一石墨烯层2、微纳颗粒层3、第二石墨烯层4、热电材料层5、源极6、漏极7。衬底1为绝缘材料。第一石墨烯层2置于衬底1上。微纳颗粒层3置于第一石墨烯层2上。第二石墨烯层4置于微纳颗粒层3上。微纳颗粒层3包括微纳颗粒31。微纳颗粒31不接触，以防止源极6与漏极7间电连通。热电材料层5置于第二石墨烯层4上。热电材料层5的材料为锆钛酸铅、钽酸锂、铌酸锂、氮化镓、硝酸铯。源极6连接第一石墨烯层2和第二石墨烯层4的一侧。漏极7连接第一石墨烯层2和第二石墨烯层4的另一侧。

应用时，待测太赫兹波穿透热电材料层5，被第一石墨烯层2和第二石墨烯层4吸收并产生热，热电材料层5中的温度差造成了晶格结构极化，从而导致热电材料层5产生局域电场。该局域电场改变第一石墨烯层2和第二石墨烯层4的导电特性，从而实现太赫兹波探测。在本发明中，第一石墨烯层2和第二石墨烯层4置于热电材料层5的下侧，外界环境对太赫兹波探测器的影响小，提高了太赫兹波探测器的可靠性。

在本发明中，因为石墨烯的导电特性对石墨烯的栅极电场或费米能级非常敏感，所以本发明具有灵敏度高的优点。另外，本发明中，第一石墨烯层2和第二石墨烯层4能够将太赫兹波聚集在其间，从而吸收更多的太赫兹波，产生更多的热，从而更多地改变源极6和漏极7间的导电特性，从而实现更高灵敏度的太赫兹波探测。

更进一步地，微纳颗粒31的材料为贵金属。由于静电感应，在微纳颗粒31上感应出异号电荷，该异号电荷与热电材料层5上的电荷共同产生强电场，更多地改变第一石墨烯层2的栅极电场，更多地改变第一石墨烯层2的导电特性，从而更进一步地提高太赫兹波探测的灵敏度。另外，微纳颗粒31上的电荷也在第二石墨烯层4处产生了强电场，也更多地改变了第二石墨烯层4的导电特性，从而更多地改变源极6和栅极7间的导电特性，提高太赫兹波探测的灵敏度。

更进一步地，微纳颗粒31的材料为半导体。热电材料层5中的电场使得半导体微纳颗粒31产生极化，同样在第一石墨烯层2和第二石墨烯层4处产生更强的电场，更多地改变源极6和漏极7之间的导电特性。另外，半导体微纳颗粒31吸收太赫兹波，提高了热电材料层5下部第一石墨烯层2、微纳颗粒层3、第二石墨烯层4复合结构对太赫兹波的吸收能力增强，能够产生更多的热，从而更进一步地产生更强的电场，更多地改变源极6和漏极7间的导电特性，从而提高太赫兹波探测的灵敏度。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，微纳颗粒31的尺寸不同。在便于在石墨烯、大尺寸微纳颗粒、小尺寸微纳颗粒间更好地聚集太赫兹波，提升第一石墨烯层2、微纳颗粒层3、第二石墨烯层4复合结构对太赫兹波的吸收，更进一步地提升太赫兹波探测的灵敏度。

更进一步地，第一石墨烯层2中石墨烯的层数少于6层。第二石墨烯层4中石墨烯的层数少于10层，以便于当热电材料层5产生的电场变化时，第一石墨烯层2和第二石墨烯层4的导电特性变化更多，从而提高太赫兹波探测的灵敏度。

实施例3

在实施例2的基础上，第一石墨烯层2中设有孔洞。一方面，孔洞能够使得太赫兹波在第一石墨烯层2中形成更强的局域表面等离激元共振，从而使得第一石墨烯层2能够吸收更多的太赫兹波，从而产生更多的热，从而更多地改变源极6和漏极7之间的导电特性，提高太赫兹波探测的灵敏度。

更进一步地，孔洞的尺寸不同，以便于不同波长的太赫兹波均可实现局域表面等离激元共振，从而实现更宽频的太赫兹波探测。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种基于热电材料的太赫兹波探测器，其特征在于，包括：衬底、第一石墨烯层、微纳颗粒层、第二石墨烯层、热电材料层、源极、漏极；所述衬底为绝缘材料，所述第一石墨烯层置于所述衬底上，所述微纳颗粒层置于所述第一石墨烯层上，所述第二石墨烯层置于所述微纳颗粒层上，所述热电材料层置于所述第二石墨烯层上，所述源极连接所述第一石墨烯层和所述第二石墨烯层的一侧，所述漏极连接所述第一石墨烯层和所述第二石墨烯层的另一侧。

2.如权利要求1所述的基于热电材料的太赫兹波探测器，其特征在于：所述微纳颗粒层包括微纳颗粒。

3.如权利要求2所述的基于热电材料的太赫兹波探测器，其特征在于：所述微纳颗粒不接触。

4.如权利要求3所述的基于热电材料的太赫兹波探测器，其特征在于：所述微纳颗粒的材料为贵金属。

5.如权利要求3所述的基于热电材料的太赫兹波探测器，其特征在于：所述微纳颗粒的材料为半导体。

6.如权利要求1-5任一项所述的基于热电材料的太赫兹波探测器，其特征在于：所述微纳颗粒的尺寸不同。

7.如权利要求6所述的基于热电材料的太赫兹波探测器，其特征在于：所述第一石墨烯层中石墨烯的层数少于6层。

8.如权利要求7所述的基于热电材料的太赫兹波探测器，其特征在于：所述第二石墨烯层中石墨烯的层数少于10层。

9.如权利要求8所述的基于热电材料的太赫兹波探测器，其特征在于：所述热电材料层的材料为锆钛酸铅、钽酸锂、铌酸锂、氮化镓、硝酸铯。

10.如权利要求9所述的基于热电材料的太赫兹波探测器，其特征在于：所述第一石墨烯层中设有孔洞。

技术总结
本发明提供了一种基于热电材料的太赫兹波探测器，第一石墨烯层置于衬底上，微纳颗粒层置于第一石墨烯层上，第二石墨烯层置于微纳颗粒层上，热电材料层置于第二石墨烯层上，源极连接第一石墨烯层和第二石墨烯层的一侧，漏极连接第一石墨烯层和第二石墨烯层的另一侧。太赫兹波穿透热电材料层，被第一石墨烯层和第二石墨烯层吸收并产生热，热电材料层中的温度差造成了晶格结构极化，从而导致热电材料层中产生局域电场。该局域电场改变第一石墨烯层和第二石墨烯层的导电特性，从而实现太赫兹波探测。在本发明中，第一石墨烯层和第二石墨烯层置于热电材料层的下侧，外界环境对太赫兹波探测器的影响小，提高了太赫兹波探测器的可靠性。

技术研发人员：不公告发明人
受保护的技术使用者：中山科立特光电科技有限公司
技术研发日：2020.07.30
技术公布日：2020.10.30