[发明专利]基于超表面光学天线的红外太赫兹信号探测器及制备方法

权利要求书

1.一种基于超表面光学天线的红外太赫兹信号探测器，其特征在于，包括：衬底层、掺杂层、二氧化硅层、超表面光学天线层、欧姆电极、肖特基电极、普通电极；

其中，所述掺杂层位于所述衬底层上，所述二氧化硅层、超表面光学天线层、欧姆电极位于所述掺杂层上，所述肖特基电极、普通电极位于所述二氧化硅层上；所述肖特基电极和所述普通电极均与所述超表面光学天线层连接，所述超表面光学天线层与所述掺杂层形成肖特基接触，所述欧姆电极与所述掺杂层形成欧姆接触；

所述超表面光学天线层宽度为0.5～10mm，包括第一金属层和第二金属层；其中，所述第一金属层对于入射的红外电磁波具有局域表面等离激元特性，所述第二金属层对于入射的太赫兹电磁波具有局域表面等离激元特性；所述第一金属层和第二金属层位于同一层，或者所述第一金属层和第二金属层叠加分布。

2.根据权利要求1所述的基于超表面光学天线的红外太赫兹信号探测器，其特征在于，

所述第一金属层包括多个第一金属纳尖单元，所述第一金属纳尖单元为平面结构，所述第一金属纳尖单元的宽度为20～80nm，高度为80～300nm，尖角角度为10～60度；或者

所述第一金属纳尖单元为直立棱台结构，各棱边的反向延长线相交所构成的尖角角度为10～40度，下底面边长为30～200nm，上底面边长为10～100nm，高为80～300nm。

3.根据权利要求1所述的基于超表面光学天线的红外太赫兹信号探测器，其特征在于，

所述第二金属层包括微米基元以及多个第二金属纳尖单元；其中，所述微米基元为微米结构，形状为多边形；所述第二金属纳尖单元分布在所述微米基元各个边的内侧或外侧，对于入射的太赫兹信号具有局域表面等离激元特性；单个第二金属纳尖单元宽为20～80nm，高为80～300nm，尖角为10～60度，相邻的第二金属纳尖单元间距为30～150nm；或者

所述第二金属层包括多个周期性排列的立体结构单元；所述立体结构单元为直立棱台结构，各棱边的反向延长线相交所构成的尖角角度为10～90度，下底面边长为200nm～30μm，上底面边长为50nm～10μm，高为300nm～5μm。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基于超表面光学天线的红外太赫兹信号探测器，其特征在于，

所述衬底层为半绝缘砷化镓、硅、或三氧化二铝，厚度为200～500μm；

所述掺杂层为N型砷化镓或P型砷化镓，厚度为1～2μm，掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3～9×10¹⁸cm^-3；

所述欧姆电极制作材料为镍、锗、金，厚度分别为20～80nm、100～300nm和20～80nm；所述肖特基电极制作材料为钛、金，厚度分别为20～80nm和100～250nm；所述普通电极制作材料为钛、金，厚度分别为20～80nm和100～250nm。

5.一种基于权利要求1所述的基于超表面光学天线的红外太赫兹信号探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在衬底层上通过金属有机化合物化学气相淀积法注入掺杂离子，形成掺杂层；

S2、在所述掺杂层上通过等离子体增强化学气相淀积法制备二氧化硅层；

S3、在所述二氧化硅层上通过正胶工艺以及腐蚀处理，形成欧姆电极接触孔；在所述欧姆电极接触孔处通过负胶工艺以及电子束蒸发法，形成欧姆电极；

S4、在所述二氧化硅层上通过正胶工艺以及腐蚀处理，形成肖特基接触孔；

S5、在所述二氧化硅层上通过负胶工艺以及电子束蒸发法，形成肖特基电极和普通电极；

S6、在所述二氧化硅层上制备超表面光学天线层，所述超表面光学天线层与掺杂层通过肖特基接触孔形成肖特基接触。