[发明专利]太赫兹信号探测器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种太赫兹信号探测器，所述太赫兹信号探测器包括衬底及设置于所述衬底上的太赫兹信号探测像素阵列，所述太赫兹信号探测像素阵列包括多条信号线、多条数据线以及由所述多条信号线和所述多条数据线交叉限定的多个像素单元，每一个所述像素单元包括太赫兹信号接收层和薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的源极与所述太赫兹信号接收层电连接，所述薄膜晶体管的漏极与其中一条数据线连接，所述薄膜晶体管的栅极与其中一条信号线连接，所述薄膜晶体管用于将所述太赫兹信号接收层接收的太赫兹信号转换为电信号并输出。本发明通过将TFT作为太赫兹信号的处理电路，从而可以实现百万级像素以上的高分辨率太赫兹成像。

技术领域

本发明涉及太赫兹信号探测技术领域，尤其涉及一种太赫兹信号探测器及其制备方法。

背景技术

太赫兹波是指频率范围为0.1THz～10THz的电磁波，相对应的波长范围为3毫米～30微米，介于微波与红外线之间，因此也被称作亚毫米波段或远红外波段。

太赫兹波的以下特点使其具有广阔的应用前景：(1)光子能量低。在太赫兹波的频率范围内，其光子能量处于毫电子伏量级，只有X射线光子能量的百万分之一，而生物大分子自身的振动和转动能级位于太赫兹波段，有机分子之间相互作用会在太赫兹波段呈现强烈的吸收特性，因此，太赫兹波可以应用于生物大分子等物质的活体检测、人体安检等。(2)穿透性强。太赫兹波的波长长于可见光，可以穿透多种材料，例如皮革、塑料、脂肪等，并且其在沙尘、烟雾等环境下传输损耗也远远小于可见光，因此，太赫兹波可以应用于复杂环境下的人员装备探测。(3)宽波段与高分辨率。太赫兹波比微波的频段更宽，具有更大的传输容量，其脉冲宽度可以达到皮秒量级、波长短于微波，因此，太赫兹波可以实现更高的时间和空间分辨率的信号传输。

适用于室温下的太赫兹信号探测器主要是热型探测器。其工作原理是太赫兹信号辐射导致其探测单元温度上升，引起某些可测量的物理特性的变化，通过进一步测量这种变化完成太赫兹信号的探测。这些物理特性可以是电阻、电容、热释电效应和热弹性效应等等。这种热型太赫兹信号探测器最大优点是可以在室温下应用，不需要额外制冷单元，整个成像系统功耗、体积等均较小。目前主要的太赫兹信号探测器均是基于硅基的互补式金属氧化物半导体(CMOS)技术。由于太赫兹信号的波长介于30微米～3000微米之间，以频率为1THz的太赫兹信号为例，其对应波长为300微米，对应的探测像素的尺寸需要300微米以上。因此，如果要实现1024×1024的分辨率，芯片尺寸需要达到30厘米以上，而现有的CMOS技术无法制备如此大尺寸的单个芯片，从而无法实现高分辨率太赫兹成像。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种太赫兹信号探测器，将薄膜晶体管与太赫兹信号接收层结合，利用薄膜晶体管可以实现百万级像素以上的高分辨率太赫兹成像。

本发明提出的具体技术方案为：提供一种太赫兹信号探测器，所述太赫兹信号探测器包括衬底及设置于所述衬底上的太赫兹信号探测像素阵列，所述太赫兹信号探测像素阵列包括多条信号线、多条数据线以及由所述多条信号线和所述多条数据线交叉限定的多个像素单元，每一个所述像素单元包括太赫兹信号接收层和薄膜晶体管(TFT)，所述TFT的源极与所述太赫兹信号接收层电连接，所述TFT的漏极与其中一条数据线连接，所述TFT的栅极与其中一条信号线连接，所述TFT用于将所述太赫兹信号接收层接收的太赫兹信号转换为电信号并输出。

进一步地，所述太赫兹信号接收层包括太赫兹信号转换层、热敏层，所述热敏层设于所述衬底与所述太赫兹信号转换层之间。

进一步地，所述太赫兹信号转换层包括导热层、太赫兹信号吸收层，所述导热层设于所述热敏层与所述太赫兹信号吸收层之间。

进一步地，所述太赫兹信号吸收层包括两层金属层及设于所述两层金属层之间的中间介质层。

进一步地，所述太赫兹信号探测器还包括支撑结构及反射层，所述支撑结构位于所述衬底与所述反射层之间。

进一步地，所述支撑结构为可伸缩结构。