[实用新型]基于超材料的肖特基型毫米波多谱信号探测器

说明书

技术领域

本实用新型属于信号探测技术领域，更具体地，涉及一种基于超材料的肖特基型毫米波多谱信号探测器。

背景技术

毫米波探测在机场安检系统、通信、雷达和气象等众多领域都有着广泛地应用。常见的毫米波探测器包括扫描子系统、接收机子系统和定标子系统，其探测装置需配置复杂精密的饲服、驱动或扫描机构，体积和质量大，响应慢。

在要求高速、高灵敏度、多谱信号探测的场合下，现有毫米波探测器的性能会存在许多不足，主要体现在：1、毫米波探测器的谱成像装置仍需配置复杂的伺服、驱动或扫描机构，体积和质量大；2、毫米波探测器响应速度较慢；3、毫米波探测器的光谱探测范围不能轻易扩展。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于超材料的肖特基型毫米波多谱信号探测器，其目的在于，解决现有毫米波信号探测器中存在的体积大、响应慢、光谱探测范围不能轻易扩展的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种基于超材料的肖特基型毫米波多谱信号探测器，包括自下而上依次设置的衬底层、N型砷化镓层、二氧化硅层、超材料层、欧姆电极、和一对肖特基电极，超材料层与N型砷化镓层形成肖特基接触，超材料层包括多个可以以任意方式排列的金属开环共振单元阵列，且为具有周期性微纳米结构的金属层，金属开环共振单元阵列的金属开环共振单元开孔间距t＝10～20μm，线宽d＝20～60μm，周期L＝200～300μm。

优选地，所述周期性微纳米结构的金属层包含了多种图形及其特征尺寸参数，其对于特定电磁波具有完全吸收特性。

优选地，衬底层的材料是半绝缘砷化镓、硅、或三氧化二铝。

优选地，欧姆电极的材料是镍、锗、以及金，其厚度分别为20-30nm、200-300nm和20-30nm。

优选地，肖特基电极的材料是钛和金，其厚度分别为20-30nm和200-250nm。

优选地，当超材料层用于电磁信号探测时，其周期性微纳米结构的周期应该远小于电磁信号的波长。

优选地，金属开环共振单元阵列的制作材料为钛和金，其厚度分别为20～30nm和200～250nm。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本实用新型基于超材料的肖特基型毫米波多谱信号探测器体积小：由于所述超材料的制作采用微纳米光刻工艺，在1mm²尺寸内可以集成数千个金属开环共振单元，将多种图形构成的金属开环共振单元阵列集成在一起，也只需要1～2cm²的空间，因此基于超材料的肖特基型毫米波多谱信号探测器体积很小、重量很轻；

2、本实用新型基于超材料的肖特基型毫米波多谱信号探测器响应速度较快：由于超材料层的金属开环共振单元具有完全吸收对应波段电磁信号的能力，一旦与对应毫米波段信号产生共振，其共振响应速度属于超高速响应，能够在极短时间内产生响应信号。

3、本实用新型基于超材料的肖特基型毫米波多谱信号探测器只需要交流信号发生器等少量电子资源辅助其进行工作，从而节省了外围电路资源。

4、由于超材料层可以任意增加新的金属开环共振单元阵列，因此本实用新型提供了一种可根据实际需要扩展信号探测范围的能力，实现可灵活扩展的宽谱毫米波探测。

附图说明

图1是本实用新型基于超材料的肖特基型毫米波多谱信号探测器的纵向剖面示意图。

图2是本实用新型基于超材料的肖特基型毫米波多谱信号探测器的俯视示意图。

图3是本实用新型超材料层的示意图。

图4是本实用新型超材料层中金属开环共振单元阵列的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型的基本思路在于，本实用新型可根据所设计的金属开环共振单元对应的电磁共振频率集合，执行集合内任意波谱的切入和跳转，通过超材料层中的金属开环共振单元的电磁共振导致金属发热改变金属电阻率实现电磁波信号的能量收集，并通过外接交流信号将电阻率的变化提取出来，从而探测毫米波信号。