一种具有聚光功能的亚太赫兹波探测器的制作方法

本发明属于亚太赫兹波探测技术领域，具体涉及一种具有聚光功能的亚太赫兹波探测器。

背景技术：

太赫兹波是频率0.1～10thz(1thz＝1012hz)范围内的电磁波，波长范围为3mm～30μm，位于毫米波(亚毫米波)与红外波之间。太赫兹光子对应能量范围为0.414～41.4mev，与分子和材料的低频振动和转动能量范围相匹配。这些决定了太赫兹波在电磁频谱中的特殊位置以及在传播、散射、反射、吸收、穿透等方面与毫米波、红外线显著不同的特点和应用，也将为人们对物质的表征和操控提供很大的自由空间。

太赫兹波具有很多独特的性质如宽频性、透视性、安全性等，它在物理、化学、生物医学等基础领域，以及反恐、有无损成像、光谱分析和雷达通讯方面有着重要的应用前景：(1)太赫兹波在生物医学上的应用具有很大的吸引力。在皮肤癌的诊断和治疗、太赫兹波断层成像以及药物的分析和检测等方面都显示了其强大的功能和成效。由于生物大分子的振动和转动频率均在太赫兹波段，而且太赫兹波辐射技术又可提取dna的重要信息，因此，太赫兹波在植物，特别是粮食选种，优良菌种的选择等方面可以起重要的作用。(2)太赫兹波辐射可以穿透烟雾，又可检测出有毒或有害分子，所以在环境监测和保护方面可以发挥重要作用。太赫兹波对很多非金属和非极性电介质材料具有很强的穿透力，包括衣物、包裹、陶制品甚至墙壁等材料，可以实现对这些材料中携带的隐藏爆炸物进行非接触式检测。太赫兹实时检测手段，相比于其他技术，在太赫兹波段不同炸药种类所具有的特征吸收和色散各有不同，具有指纹谱性。利用太赫兹技术对它们进行探测和识别，进而分析物质内部结构信息。(3)太赫兹波的能量比较低，仅有几毫电子伏特，对人体不会造成电离伤害，也不会危害人体健康，由此可以方便地对隐藏在这些包装材料中的爆炸物进行探测，也极大地保障了检测人员和设备的安全。同时，太赫兹波在雷达和通信，航天飞机可能故障的探测以及天文等方面的应用也有很大的潜力。

申请号为201610894003.3的专利申请，提供了一种室温可调控的亚太赫兹波探测器及制备方法，其提供的室温可调控的亚太赫兹波探测器，主要包括衬底，衬底上集成对数周期天线以及引线电极，对数周期天线的两臂分别与对应的引线电极相连；在对数周期天线的两臂中间有高迁移率且载流子浓度可调的石墨烯导电沟道，石墨烯导电沟道与对数周期天线两臂互连，形成良好的欧姆接触；在石墨烯导电沟道上有氧化铝栅介质层；在石墨烯导电沟道的氧化铝栅介质层上集成劈裂栅极以及相应的引线电极。实际应用中发现，该亚太赫兹波探测器仍然存在灵敏度缺陷，石墨烯导电沟道吸收热量有限，导致该亚太赫兹波探测器的石墨烯的载流子活动受限的问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是解决现有的亚太赫兹波探测器存在灵敏度缺陷，石墨烯导电沟道吸收热量有限，影响石墨烯电沟道的载流子效率的问题。

为此，本发明提供了一种具有聚光功能的亚太赫兹波探测器，包括衬底层，所述衬底层上方设置有相互间隔的引线电极以及对数周期天线，所述衬底层的上表设置有对称的两个斜面，所述对数周期天线的两臂分别至于斜面上，并且对数周期天线的两臂与对应的引线电极电连接，所述对数周期天线两臂通过石墨烯导电层形成导电沟道；所述对数周期天线的上方设置有介质层，所述介质层上设置有劈裂栅极，以及与劈裂栅极连接的引线电极；所述劈裂栅极的下表面为弧心朝下的弧面。

所述劈裂栅极的表面设置有反光层。

所述反光层为银制成。

所述劈裂栅极厚度为3μm～5μm。

所述劈裂栅极的间距为距300nm～700nm。

所述劈裂栅极宽度为3mm～5mm。

本发明的有益效果：本发明提供的这种具有聚光功能的亚太赫兹波探测器，解决现有的亚太赫兹波探测器存在灵敏度缺陷，影响石墨烯电沟道的载流子效率的问题，通过将对数周期天线倾斜设置，能够将入射的未被吸收的光波反射到劈裂栅极，经过劈裂栅极再次反射后，入射到石墨烯导电层，使得石墨烯导电层能够吸收更多的光波，能够将更多的光波转化为热能，这样石墨烯导电层就可以吸收更多的热量，石墨烯导电层的载流子浓度发生变化，从而使得石墨烯导电层灵敏度提高，从而提高了探测光波的敏感度，提高了亚太赫兹波探测器的灵敏度。

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是具有聚光功能的亚太赫兹波探测器的结构示意图一。

图2是具有聚光功能的亚太赫兹波探测器的结构示意图二。

图中：1、衬底层；2、引线电极；3、对数周期天线；4、介质层；5、劈裂栅极；6、石墨烯导电层；7、斜面；8、反光层。

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

为了解决现有的亚太赫兹波探测器存在灵敏度缺陷，影响石墨烯电沟道的载流子效率的问题。本实施例提供了一种如图1～图2所示的具有聚光功能的亚太赫兹波探测器，包括衬底层1，所述衬底层1上方设置有相互间隔的引线电极2以及对数周期天线3，所述衬底层1的上表设置有对称的两个斜面7，斜面7设置于两个间隔的引线电极2之间，并且斜面7的设置方式是位于引线电极2的一端为高端，两个斜面7相接近的一端为低端，这样可以形成一个聚光的凹槽；所述对数周期天线3的两臂分别至于斜面7上，并且对数周期天线3的两臂与对应的引线电极2电连接，所述对数周期天线3的两臂通过石墨烯导电层6形成导电沟道；所述对数周期天线3的上方设置有介质层4，所述介质层4上设置有劈裂栅极5，以及与劈裂栅极5电连接的引线电极2；所述劈裂栅极5的下表面为弧心朝下的弧面；这样就可以通过对称的两个斜面7，将入射的未被吸收的光波反射到劈裂栅极5的下表面，由于劈裂栅极5的下表面为弧心朝下的弧面，可以聚集光，并能将光反射到对数周期天线3的两臂之间，在劈裂栅极5和石墨烯导电层6间形成了类似于微腔结构，将更多光场和热场限制在了微腔中，使得石墨烯导电层6能够吸收更多的光，使得石墨烯导电层6吸收更多的热量，石墨烯导电层6的载流子浓度发生变化，从而使得石墨烯导电层6灵敏度提高，从而提高了探测光波的敏感度，提高了亚太赫兹波探测器的灵敏度。

进一步的，所述衬底层1的厚度为0.5～2.5mm，优先的可以选择1mm，或者2mm，衬底层1可以由二氧化硅制成，引线电极2为常用的接线电极，可以由金或者铜制成，厚度设置为500nm～1000nm，优先的可以选择500nm、600nm、700nm等；对数周期天线3为金制成的膜，厚度为50nm～300nm，优先的选择50nm、60nm、70nm、80nm、90nm等；介质层4为氧化铝制成，厚度为50nm～100nm，优先的选择50nm、60nm、70nm、80nm、90nm等；劈裂栅极5为金或银制成，厚度为50nm～90nm优先的选择50nm、60nm、70nm、80nm、90nm等。

进一步的，所述劈裂栅极5的表面设置有反光层8，比较常见的方式是将反光层8设置为银层，因为银层具有较高的反射率，这样可以，进一步增强劈裂栅极5的下表面的聚光、反光效果，从而使得石墨烯导电层6能够吸收更多的光，使得石墨烯导电层6吸收更多的热量，石墨烯导电层6的载流子浓度发生变化，从而使得石墨烯导电层6灵敏度提高，从而提高了探测光波的敏感度，提高了亚太赫兹波探测器的灵敏度。

进一步的，石墨烯导电层6中的石墨烯上具有不规则的褶皱，这些褶皱会聚集亚太赫兹电磁波，形成表面等离激元共振和局域电场，增强石墨烯导电层对热的吸收，提高探测的灵敏度。另外，温度的变化将相对容易地改变这些褶皱的形貌，从而改变石墨烯导电层的导电特性，更进一步地提高探测的灵敏度。

进一步的，所述劈裂栅极5厚度为3μm～5μm，优先的可以将劈裂栅极5的厚度设置为3μm、4μm、5μm等。

进一步的，所述劈裂栅极5的间距为距300nm～700nm，优先的可以选择400nm、500nm、600nm、700nm等，劈裂栅极5的间距为根据入射的光的频率进行设定，能够与入射光的进行共振即可。

进一步的，所述劈裂栅极5宽度为3mm～5mm，优先的可以选择3mm、4mm、5mm等。

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。