论文部分内容阅读
太赫兹波段作为一个研究的空白区域，由于其在透视性、安全性等方面的优势，近几十年内得到了极大的发展。人们渐渐的开始从光波方向和电磁波方向往中间的太赫兹波段进行研究，其中太赫兹探测器成为了研究重点，本文主要针对非制冷太赫兹探测器中的太赫兹吸收层进行讨论。 使用电子束蒸发方法制备 TiOx、Ti、Ti/SiNx薄膜，应用不同的工艺参数，并分别使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析仪（XRD）、紫外-可见光分光光度计、四探针方阻仪、傅立叶透射红外光谱仪（FTIR）对形貌、晶态、光学、电学，特别是太赫兹波段响应等方面对薄膜进行测量和研究。结果表明： （1）镀膜基片种类、镀膜时间、退火条件对TiOx成膜质量和光学相应均有影响，150nm厚TiOx薄膜在太赫兹波段吸收系数在103量级。退火后的TiOx致密度更好，且退火过程中钛重新氧化为 TiOx，其中氧元素的增多，使 TiOx在7.68~7.86THz特定波段具有更好的吸收，Ti-O键对该波段吸收影响较大； （2）钛薄膜在厚度极小时，氧化程度较高，10nm时其吸收系数高达105量级，但其氧化程度不如直接制备的 TiOx薄膜。180nm厚度钛薄膜的吸收系数在104数量级，大于150nm厚度TiOx薄膜具有103数量级的吸收系数。适当地在钛薄膜中掺入氧元素有利于太赫兹波段的吸收响应，但若氧含量过高，反而削弱薄膜在太赫兹波段的吸收响应； （3）Ti/SiNx复合多层的吸收系数在104量级。由于薄膜厚度控制不理想、重复周期数少等原因导致周期结构不完善，量子阱的性能受到削弱，导致其吸收系数小于纯钛的105数量级，但实测的复合多层的第一布里渊区频率与理论推测的吸收峰完全一致，说明复合多层确实对太赫兹吸收起促进作用。通过对结构进行改进，如严格控制膜厚均匀性、增加镀膜周期等措施，有望获取太赫兹响应特性更优、合适于探测器应用的新型复合多层太赫兹吸收材料。