一种太赫兹强度调谐器件及太赫兹强度调谐装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术适用于超快太赫兹技术领域，提供了一种太赫兹强度调谐器件及太赫兹强度调谐装置。太赫兹强度调谐器件包括基底、半金属材料层和具有开口的金属谐振环，半金属材料层设置于基底，金属谐振环设置于半金属材料层。太赫兹强度调谐装置包括上述太赫兹强度调谐器件和用于产生外加光场的光源。本实用新型专利技术所提供的一种太赫兹强度调谐器件及太赫兹强度调谐装置，可通过外加光场改变了半金属材料层的光声载流子的密度和迁移率，从而增加对透过THz波的强度调制，外加光场强度可调，在可见光至THz波段都可以调制，使用效果好，半金属材料层、金属谐振环易于制备，应用成本低。应用成本低。应用成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹强度调谐器件及太赫兹强度调谐装置


[0001]本专利技术属于超快太赫兹
，尤其涉及一种太赫兹强度调谐器件及太赫兹强度调谐装置。

技术介绍

[0002]太赫兹波通常指的是频率在0.1THz至10THz(波长在3nm至30μm)之间的电磁波，波段在微波和红外光之间，属于远红外波段。太赫兹波综合了电子学和光子学的优越性能，具有很多不同于其他波段电磁波的特殊性质,如瞬态性、穿透性高、宽带性、相干性、低能性等，在光谱成像、生物无损检测、安检、物质表征等领域都具有广阔的应用前景。
[0003]太赫兹调制器件，主要分为被动器件和主动器件。被动器件，如透镜、分束镜、光栅和偏振器件等常规材料或人造材料；主动器件主要由具有特殊敏感响应的材料，如压电、电光、声光、磁光、相变等材料，或者人造超材料构成，再通过外加电场、光场、磁场等主动调控THz波的透射特征参量或反射特征参量。目前用于THz波段的强度调制器件，主要分为金属网栅、碳纳米管、人工超材料几种。前两种器件属于被动器件，不能进行主动调控，人工超材料尽管原理上可以任意设计，但是每一种设计对应的功能单一，而且对特定波长才行，不能实现宽带调制。此外，需要光刻及腐蚀工艺，成本高，过程复杂，制备后尺寸太小，不易大面积使用。还有，超材料多为金属材料和半导体材料，因此主动调制多采用电控，调控范围有限，应用效果欠佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种太赫兹强度调谐器件及太赫兹强度调谐装置，其应用效果佳且成本低。r/>[0005]本专利技术的技术方案是：一种太赫兹强度调谐器件，包括基底、含半金属元素并可以在外加光场作用下改变内部光声载流子密度和迁移率的半金属材料层和具有开口的金属谐振环，所述半金属材料层设置于所述基底，所述半金属材料层覆盖于所述基底的正面，所述半金属材料层的外形与所述基底的外形相同，所述金属谐振环设置于所述半金属材料层；所述金属谐振环具有中心点，所述开口一端点与所述中心点的连线为第一连线，所述开口另一端点与所述中心点的连线为第二连线，所述第一连线、第二连线之间的夹角不大于90度。
[0006]可选地，所述半金属材料层为二碲化钨、二碲化钼或者二碲化铂层，所述二碲化钨、二碲化钼或者二碲化铂层的厚度为100nm
‑
1μm。
[0007]可选地，所述金属谐振环呈圆弧形，且所述开口对应的圆心角不大于90 度。
[0008]可选地，所述金属谐振环的材料为金、铂、钯或者铜。
[0009]可选地，所述基底为石英衬底、金刚石衬底、碳化硅衬底、氮化硅衬底、氮化镓衬底或者高阻硅、锗衬底。
[0010]可选地，所述半金属材料层通过磁溅射、分子束外延或者物理气相沉积法设置于
所述基底的至少一面上；所述金属谐振环通过具有设定形状开孔的掩模版蒸镀于所述半金属材料层上。
[0011]可选地，所述谐振环为亚波长结构。
[0012]本专利技术还提供了一种太赫兹强度调谐装置，包括上述的一种太赫兹强度调谐器件，还包括用于产生外加光场的光源。
[0013]可选地，所述光源为连续光源，所述连续光源发射光的粒子能量大于所述半金属材料的带隙值，所述连续光源的输出光功率密度范围为100
‑
1000mW/cm2。
[0014]本专利技术所提供的一种太赫兹强度调谐器件及太赫兹强度调谐装置，外尔半金属WTe2、MoTe2和PtTe2都有拓扑非平庸的能带结构，其线性色散关系使得外尔半金属成为一种相对论性的电子系统，被称为是“三维的石墨烯”，其作用波长范围涵盖了THz波段，具有开口的金属谐振环是超材料的一种，能有效增强光与物质的相互作用，WTe2、MoTe2和PtTe2都属于于半金属材料，本身就可以对THz波进行调制，外加光场改变了WTe2、MoTe2和PtTe2薄膜中的光声载流子的密度和迁移率，从而增加对透过THz波的强度调制，外加光场的强度可由光源调节，实现强度信号的任意调控，且属于宽带调制器，在可见光至THz波段都可以实现调制作用，使用效果好，WTe2、MoTe2和PtTe2薄膜的制备可采用磁控蒸镀等方法，制备相对简单，通用性和普及性高；金属谐振环可使用掩模版蒸镀，制备相对简单，可实现亚波长级的精细结构，应用成本相对较低。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本专利技术实施例提供的一种太赫兹强度调谐器件的立体示意图；
[0017]图2是本专利技术实施例提供的一种太赫兹强度调谐器件的实验装置原理示意图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0020]还需要说明的是，本专利技术实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
[0021]如图1所示，本专利技术实施例提供的一种太赫兹强度调谐器件，包括基底100、半金属材料层200和金属谐振环300。半金属材料层200含半金属元素，半金属材料层200可以在外加光场作用下改变内部光声载流子密度和迁移率，金属谐振环300具有开口301，所述半金属材料层200的底面贴设于所述基底100，所述金属谐振环300的底面设置于所述半金属材
料层200的顶面。所述半金属材料层200还可含半金属元素，本实施例中，所述半金属材料层200为二碲化钨、二碲化钼或者二碲化铂层(WTe2、MoTe2或者PtTe2薄膜)，具有开口301 的金属谐振环300用来增强THz波与WTe2、MoTe2或者PtTe2相互作用，从而提高非线性转换效率；WTe2、MoTe2或者PtTe2属于半金属材料，本身就可以对THz 波进行调制，外加光场改变了WTe2、MoTe2或者PtTe2薄膜中的光声载流子的密度和迁移率，从而增加对透过THz波的强度调制，外加光场的强度可由光源调节，实现强度信号的任意调控，且属于宽带调制器，在可见光至THz波段都可以实现调制作用，使用效果好，WTe2、MoTe2或者PtTe2薄膜的制备可采用磁控蒸镀等方法，制备相对简单，通用性和普及性高；金属谐振环300可使用掩模版蒸镀，制备相对简单，可实现亚波长级的精细结构，应用成本相对较低。
[0022]本实施例中，所述二碲化钨、二碲化钼或者二碲化铂层(即WTe2、MoTe2或者P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹强度调谐器件，其特征在于，包括基底、可以在外加光场作用下改变内部光声载流子密度和迁移率的半金属材料层和具有开口的金属谐振环，所述半金属材料层设置于所述基底，所述半金属材料层覆盖于所述基底的正面，所述半金属材料层的外形与所述基底的外形相同，所述金属谐振环设置于所述半金属材料层；所述金属谐振环具有中心点，所述开口一端点与所述中心点的连线为第一连线，所述开口另一端点与所述中心点的连线为第二连线，所述第一连线、第二连线之间的夹角不大于90度。2.如权利要求1所述的一种太赫兹强度调谐器件，其特征在于，所述半金属材料层为二碲化钨层、二碲化钼层或者二碲化铂层，所述二碲化钨、二碲化钼或者二碲化铂层的厚度为100nm
‑
1μm。3.如权利要求1所述的一种太赫兹强度调谐器件，其特征在于，所述金属谐振环呈圆弧形，且所述开口对应的圆心角不大于90度。4.如权利要求1所述的一种太赫兹强度调谐器件，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐一飞，闫培光，宋琦，杨俊波，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：