CN109581700B - 一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于锑化铟(InSb)条带微结构太赫兹调制器及其制备方法，调制器包括Si衬底，生长在Si衬底上的绝缘层，生长在绝缘层上的基于锑化铟的条带型微结构层，该条带型微结构层为铜‑锑化铟混合条带型微结构或锑化铟‑锑化铟混合条带型微结构。InSb混合条带微结构中明态模式和暗态模式相互干涉形成Fano共振；其共振峰的频率和振幅可以通过使用不同掺杂浓度的锑化铟或者改变外界温度的等方法进行灵活调节。本发明的太赫兹锑化铟混合条带型微结构调制器可实现对入射太赫兹波的有效调制，实现品质因子高于20的Fano共振透射峰，其峰值最高可以达到0.97，调制深度大于80％。
Description
技术领域
本发明属于半导体光电材料与器件技术领域，尤其是涉及一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器及其制备方法。
背景技术
太赫兹（terahertz, THz，1 THz = 1012 Hz = 33.3 cm-1波通常是指频率在0.3THz - 10 THz（波长1 mm - 30 µm）范围内的电磁辐射，其波谱位于微波和红外光之间，在无线通讯、物体成像、生物检测和天文观测等方面表现出巨大的潜力。长期以来，由太赫兹源、波导功能器件和探测器构成的太赫兹通信系统因频段资源丰富、带宽大和保密性好等优点在国民经济、国家安全等众多领域都展现出重大的科研价值。例如，有研究表明在0.4THz波段的单通道THz光子无线传输系统中可以实现超过100 Gb/s的数据速率。近些年随着半导体技术和微纳米加工技术的不断发展，太赫兹辐射源和探测器等器件不断进步完善。但因为太赫兹波的波长较长，载流子对其吸收也很强，所以传统的介质波导和金属波导设计很难对其实现有效的限制。在自然界中也很难找到对太赫兹波产生强烈响应的介质材料，因此对其实现有效操控就显得很困难，工作于太赫兹波段的调制器、滤波器和传感器等可调谐功能器件也就十分匮乏。
超材料（Metamaterials, MMs）的出现有望解决这一难题，其性质和功能主要取决于结构单元形状而非构成材料。在众多的太赫兹调制器（如量子阱调制器，光子晶体调制器，液晶调制器）中，超材料调制器基于独特的电磁性质而发展迅速，对实现太赫兹波振幅、相位和偏振等性质的有效操控具有重要的意义。通过合理设计超材料结构单元及优化结构参数，可以实现对入射波电磁特性的调控。超材料常见的微结构单元主要有开口环、十字型、鱼网型等，构成材质主要包括金属（Ag，Au，Cu）和半导体（如VO2，InSb）以及近年受到关注的二维半导体材料，如石墨烯（graphene）、黑磷和二硫化钼。超材料微结构设计灵活，易于制作，对太赫兹波响应明显，但是由于欧姆损耗和太赫兹波与超材料结构之间强共振的辐射损耗，导致超材料结构体系的耗散较大，难以获得高品质因子的共振谱线。Fano共振具有低损耗、局域电场强和色散显著等特点，有助于获得高品质因子的谱线。光栅是一种由平行狭缝构成的光学元件，可分为一维光栅，二维光栅，孔阵列结构和颗粒阵列结构。自Wood异常衍射现象被发现，光栅结构因能补偿入射光波矢从而激发表面等离子体共振的特点成为了微波至光学频段的重要研究对象。通过改变光栅周期性结构的材料性质、几何参数、光波入射角度或偏振状态能便捷、有效地控制入射波的透射、反射和吸收共振谱线特性，产生如异常透射增强（Extraordinary transmission）和负折射等有趣的物理现象。
作为一种典型的窄禁带半导体材料，锑化铟（InSb）具有带隙窄（约0.17 eV）、电子有效质量小（0.015 me，me是自由电子质量）、电子迁移率高（78000 cm2∙V-1∙s-1）和弛豫时间较短（约5×10-8 s）等优良属性，在光电器件的实际生产中扮演着重要角色。另外，半导体锑化铟的载流子浓度还可以通过掺杂或者改变温度或磁场进行灵活的调节，从而使其光学常数在很大范围内改变。因此，锑化铟材料非常适合作为THz和中红外波段的可调谐介质，在探测器，滤波器，传感器，透镜和磁控开关等方面得到广泛应用。2009年，Han等人提出了一种锑化铟亚波长方形孔状阵列结构，通过改变直流磁场或者温度可实现对太赫兹波谐振频率的调节，例如，当磁场为0.5 T，温度从250 K上升至320 K时，谐振频率从1.65 THz移至3.31 THz。2015年，Prasad等人基于锑化铟的谐振阵列，通过改变锑化铟的载流子浓度实现了太赫兹波透射振幅和相位的控制，当载流子浓度从1017 cm-3增加到1018 cm-3时，可以实现完全透射的2π相移。同年，南开大学现代光学研究所的常胜江等人提出了一种基于InSb的单面介质表面光栅结构（single-side dielectric surface grating structure），通过改变温度或磁场实现定向光束的可调谐功能，仿真结果表明，当温度和磁场分别设定在220 K和0.6 T时，工作频率为0.65 THz，偏转角可以达到45.5°。2016年，福州大学的王向峰等人发明了一种基于锑化铟的太赫兹圆偏振光产生方法，根据入射波的频率，通过调整磁场的入射方向和大小，可以获得太赫兹圆偏振光，该方法具有调制频率宽、圆偏振出射完美以及偏振态可调谐的优点。2017年，中国科学院上海技术物理研究所的黄志明等人相继提出了一种基于锑化铟的太赫兹探测器及制作方法，该探测器结构紧凑，响应范围可覆盖0.04-2.5 THz，可在室温及适当制冷条件下实现对太赫兹波的高灵敏探测。
虽然这些锑化铟可调谐功能器件可以实现太赫兹波振幅、相位、频率等参量的调节，但是依然存在调制深度小、品质因子低的缺点。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器及其制备方法，通过掺杂锑化铟或者改变外界温度从而实现对入射THz波的有效调制。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器，包括：
Si衬底，
生长在Si衬底上的绝缘层，
生长在绝缘层上的基于锑化铟的条带型微结构层，该条带型微结构层为铜-锑化铟混合条带型微结构或锑化铟-锑化铟混合条带型微结构。
所述铜-锑化铟混合条带型微结构中的铜的厚度为100-250 nm，锑化铟的厚度与铜的厚度相同，掺杂的锑化铟中的载流子浓度5×1016-5×1018 cm-3，通过扩散和离子注入等半导体掺杂方法实现并确定。对于铜-锑化铟混合结构，可以通过使用不同掺杂浓度的锑化铟或者通过改变外界温度，从而改变锑化铟的光电特性，对入射太赫兹波的性能进行调制。当掺杂锑化铟的载流子浓度在5×1016 cm-3到5×1018 cm-3之间改变的情况下，对于铜-锑化铟混合结构，Fano共振透射峰的幅值调制深度可以达到83.14 %，品质因子最高达到33.89。
所述锑化铟-锑化铟混合条带型微结构中锑化铟条带的厚度为1 µm，固定一条锑化铟条带中的载流子浓度为5×1018 cm-3。另一锑化铟条带掺杂浓度通过扩散和离子注入等半导体掺杂方法实现并确定。对于锑化铟-锑化铟混合结构，固定一条带掺杂浓度，可以通过使用不同掺杂浓度的另一锑化铟条带，改变其光电特性，对入射太赫兹波的性能进行调制，对于锑化铟-锑化铟混合结构，Fano共振透射峰幅度调制深度达到82.65 %，品质因子最高达到58.08。
所述Si衬底的厚度为5-200 µm，优选为20-100 µm，从而降低损耗。
所述绝缘层为SiO2介质层或Al2O3介质层，厚度为10-300 nm，优选为30-100 nm。
一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器的制备方法，采用以下步骤：
(1) 用外延生长方法，制作Si衬底；
(2) 采用热蒸发的方法在Si衬底上生长SiO2介质层；
(3) 制作锑化铟条带微结构：择掺杂浓度合适的锑化铟靶材，使用磁控溅射的方法在SiO2介质层上制作锑化铟薄膜，然后用电子束曝光的方法得到锑化铟条带微结构；
(4) 制作锑化铟混合条带型微结构：在(3)的基础上，使用掩膜板保护好已生长好的锑化铟条带，然后制作铜层或锑化铟条带，得到条带型微结构层；
(5) 采用去蒸馏水清洗并在在保护气氛下内吹洗干净烘干，得到基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器。
步骤(2)还可以通过原子层沉积技术在Si衬底上形成Al2O3薄层，然后用蒸馏水洗掉反应的先驱体。
步骤(4)制作铜-锑化铟混合条带型微结构时，使用掩膜板保护好已生长的锑化铟条带，接着使用蒸镀的方法制作铜层，最后根据预先设计要求，将多余的铜用光刻的方法去除，即得到铜-锑化铟混合条带型微结构。
步骤(4)制作锑化铟-锑化铟混合条带型微结构时使用掩膜板挡住已经生长好的锑化铟条带，再重复步骤(3)即得到锑化铟-锑化铟混合条带型微结构。
步骤(5)所述保护气氛为Ar或N2。
与现有技术相比，本发明采用的InSb混合条带微结构中明态模式和暗态模式相互干涉形成Fano共振；其共振峰的频率和振幅可以通过使用不同掺杂浓度的锑化铟或者改变外界温度的等方法进行灵活调节。
本发明的太赫兹锑化铟混合条带型微结构调制器可实现对入射太赫兹波的有效调制，实现品质因子高于20的Fano共振透射峰，其峰值最高可以达到0.97，调制深度大于80%。
附图说明
图1为铜-锑化铟混合条带型微结构太赫兹调制器在掺杂调制时的原理示意图；
图2为铜-锑化铟混合条带型微结构太赫兹调制器的正视图2(a)和俯视图2(b)；
图3为铜-锑化铟混合条带型微结构太赫兹调制器在锑化铟不同载流子浓度Nd下的透射谱图3(a)和品质因子（Quality Factor, Q-factor）-优化因子（Figure of Merit，FOM）图3(b)；
图4为铜-锑化铟混合条带型微结构太赫兹调制器在不同温度下的透射谱图4(a)和品质因子-优化因子图4(b)；
图5为锑化铟-锑化铟混合条带型微结构太赫兹调制器在锑化铟不同载流子浓度下Nd的透射谱图5(a)和品质因子-优化因子图5(b)。
图中，1-Si衬底、2-SiO2介质层、3-铜层、4-InSb层。
图6为铜-锑化铟混合条带型微结构太赫兹调制器的温控原理示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器的制备方法，采用以下步骤：
(1) 制作本征Si衬底：通过外延生长方法形成5-200 μm左右厚度的Si层，最佳厚度在20-100 μm之间。
(2) 采用热蒸发的技术在Si层上形成SiO2，厚度在10-300 nm之间，最佳厚度为60-80 nm；或者通过原子层沉积技术在Si上形成Al2O3 50 nm薄层，形成温度为200 ℃，然后用蒸馏水洗掉反应的先驱体。
(3) 制作锑化铟条带微结构：在(2)的基础上，选择掺杂浓度合适的锑化铟靶材，使用磁控溅射的方法制作锑化铟薄膜（其厚度根据不同的混合结构而选取不同，如铜-锑化铟混合结构，对应厚度选取为150-250 nm），然后用电子束曝光的方法得到锑化铟条带微结构。
(4) 制作锑化铟混合条带型微结构：在(3)的基础上，使用掩膜板保护好已生长的锑化铟条带，接着使用蒸镀的方法制作铜层，最后根据预先设计要求，将多余的铜用光刻的方法去除，即可得到铜-锑化铟混合条带型微结构；在(3)的基础上，使用掩膜板挡住已经生长好的锑化铟条带，再次重复步骤(3)即可得到相应的锑化铟-锑化铟混合条带型微结构。
(5) 采用蒸馏水将基于InSb混合条带的太赫兹调制器微结构清洗干净，3-5遍以上，然后在保护气氛下（Ar或者N2)内吹洗干净烘干。
制作得到的基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器，包括Si衬底，厚度为5-200 µm，最好可以选择20-100 µm，从而降低损耗。生长在Si衬底上的绝缘层，为SiO2介质层或Al2O3介质层，厚度为10-300 nm，最好可以选择30-100 nm。生长在绝缘层上的基于锑化铟的条带型微结构层，该条带型微结构层为铜-锑化铟混合条带型微结构或锑化铟-锑化铟混合条带型微结构。
铜-锑化铟混合条带型微结构中的铜的厚度为100-250 nm，锑化铟的厚度与铜的厚度相同，掺杂的锑化铟中的载流子浓度5×1016-5×1018 cm-3，通过扩散和离子注入等半导体掺杂方法实现并确定。对于铜-锑化铟混合结构，可以通过使用不同掺杂浓度的锑化铟或者通过改变外界温度，从而改变锑化铟的光电特性，对入射太赫兹波的性能进行调制。当掺杂锑化铟的载流子浓度在5×1016 cm-3到5×1018 cm-3之间改变的情况下，对于铜-锑化铟混合结构，Fano共振透射峰的幅值调制深度可以达到83.14 %，品质因子最高达到33.89。锑化铟-锑化铟混合条带型微结构中锑化铟条带的厚度为1 µm，固定一条锑化铟条带中的载流子浓度为5×1018 cm-3。另一锑化铟条带掺杂浓度通过扩散和离子注入等半导体掺杂方法实现并确定。对于锑化铟-锑化铟混合结构，固定一条带掺杂浓度，可以通过使用不同掺杂浓度的另一锑化铟条带，改变其光电特性，对入射太赫兹波的性能进行调制，对于锑化铟-锑化铟混合结构，Fano共振透射峰幅度调制深度达到82.65 %，品质因子最高达到58.08。
以下是更加详细的实施案例，结合以下实施案例进一步来说明本发明的具体技术方案。
实施例1
一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器，包括：厚度为5 µm的Si衬底，生长在Si衬底上的绝缘层，本实施例中采用的是厚度为10 nm的SiO2介质层，生长在绝缘层上的基于锑化铟的条带型微结构层，该条带型微结构层为铜-锑化铟混合条带型微结构。其中铜的厚度为100 nm，锑化铟的厚度与铜的厚度相同，掺杂的锑化铟中的载流子浓度5×1016 cm-3，通过扩散和离子注入等半导体掺杂方法实现并确定。对于铜-锑化铟混合结构，可以通过使用不同掺杂浓度的锑化铟或者通过改变外界温度，从而改变锑化铟的光电特性，Fano共振透射峰的幅值调制深度可以达到83.14 %，品质因子最高达到33.89。
基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器的制备方法，采用以下步骤：
(1) 用外延生长方法，制作Si衬底；
(2) 采用热蒸发的方法在Si衬底上生长SiO2介质层；
(3) 制作锑化铟条带微结构：择掺杂浓度合适的锑化铟靶材，使用磁控溅射的方法在SiO2介质层上制作锑化铟薄膜，然后用电子束曝光的方法得到锑化铟条带微结构；
(4) 制作锑化铟混合条带型微结构：使用掩膜板保护好已生长的锑化铟条带，接着使用蒸镀的方法制作铜层，最后根据预先设计要求，将多余的铜用光刻的方法去除，即得到铜-锑化铟混合条带型微结构；
(5) 采用去蒸馏水清洗并在在Ar气氛下内吹洗干净烘干，得到基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器。
实施例2
一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器，包括：厚度为20 µm的Si衬底，生长在Si衬底上的绝缘层，本实施例中采用的是厚度为30 nm的SiO2介质层，生长在绝缘层上的基于锑化铟的条带型微结构层，该条带型微结构层为铜-锑化铟混合条带型微结构。其中铜的厚度为250 nm，锑化铟的厚度与铜的厚度相同，掺杂的锑化铟中的载流子浓度5×1018 cm-3，通过扩散和离子注入等半导体掺杂方法实现并确定。
基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器的制备方法，采用以下步骤：
(1) 用外延生长方法，制作Si衬底；
(2) 采用热蒸发的方法在Si衬底上生长SiO2介质层；
(3) 制作锑化铟条带微结构：择掺杂浓度合适的锑化铟靶材，使用磁控溅射的方法在SiO2介质层上制作锑化铟薄膜，然后用电子束曝光的方法得到锑化铟条带微结构；
(4) 制作锑化铟混合条带型微结构：使用掩膜板保护好已生长的锑化铟条带，接着使用蒸镀的方法制作铜层，最后根据预先设计要求，将多余的铜用光刻的方法去除，即得到铜-锑化铟混合条带型微结构；
(5) 采用去蒸馏水清洗并在在N2气氛下内吹洗干净烘干，得到基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器。
实施例3
一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器，包括：厚度为100 µm的Si衬底，生长在Si衬底上的绝缘层，本实施例中采用的是厚度为100 nm的Al2O3介质层，生长在绝缘层上的基于锑化铟的条带型微结构层，该条带型微结构层为锑化铟-锑化铟混合条带型微结构。锑化铟条带的厚度为1 µm，固定一条锑化铟条带中的载流子浓度为5×1018 cm-3。另一锑化铟条带掺杂浓度通过扩散和离子注入等半导体掺杂方法实现并确定。对于锑化铟-锑化铟混合结构，固定一条带掺杂浓度，可以通过使用不同掺杂浓度的另一锑化铟条带，改变其光电特性，对入射太赫兹波的性能进行调制，对于锑化铟-锑化铟混合结构，Fano共振透射峰幅度调制深度达到82.65 %，品质因子最高达到58.08。
基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器的制备方法，采用以下步骤：
(1) 用外延生长方法，制作Si衬底；
(2) 通过原子层沉积技术在Si衬底上形成Al2O3薄层，然后用蒸馏水洗掉反应的先驱体；
(3) 制作锑化铟条带微结构：择掺杂浓度合适的锑化铟靶材，使用磁控溅射的方法在SiO2介质层上制作锑化铟薄膜，然后用电子束曝光的方法得到锑化铟条带微结构；
(4) 制作锑化铟混合条带型微结构：使用掩膜板挡住已经生长好的锑化铟条带，再重复步骤(3)即得到锑化铟-锑化铟混合条带型微结构；
(5) 采用去蒸馏水清洗并在在Ar保护气氛下内吹洗干净烘干，得到基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器。
实施例4
一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器，包括：厚度为200 µm的Si衬底，生长在Si衬底上的绝缘层，本实施例中采用的是厚度为300 nm 的Al2O3介质层，生长在绝缘层上的基于锑化铟的条带型微结构层，该条带型微结构层为锑化铟-锑化铟混合条带型微结构。锑化铟条带的厚度为1 µm，固定一条锑化铟条带中的载流子浓度为5×1018 cm-3。另一锑化铟条带掺杂浓度通过扩散和离子注入等半导体掺杂方法实现并确定。对于锑化铟-锑化铟混合结构，固定一条带掺杂浓度，可以通过使用不同掺杂浓度的另一锑化铟条带，改变其光电特性，对入射太赫兹波的性能进行调制。
基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器的制备方法，采用以下步骤：
(1) 用外延生长方法，制作Si衬底；
(2) 通过原子层沉积技术在Si衬底上形成Al2O3薄层，然后用蒸馏水洗掉反应的先驱体；
(3) 制作锑化铟条带微结构：择掺杂浓度合适的锑化铟靶材，使用磁控溅射的方法在SiO2介质层上制作锑化铟薄膜，然后用电子束曝光的方法得到锑化铟条带微结构；
(4) 制作锑化铟混合条带型微结构：使用掩膜板挡住已经生长好的锑化铟条带，再重复步骤(3)即得到锑化铟-锑化铟混合条带型微结构；
(5) 采用去蒸馏水清洗并在在N2保护气氛下内吹洗干净烘干，得到基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器。
图1为本发明金属-锑化铟混合条带型微结构太赫兹调制器在掺杂调制时的原理示意图，入射THz波进入锑化铟混合微结构调制器中，分别与铜条带微结构和锑化铟条带微结构相互作用激发强弱不同的共振，由于二者介电特性差异存在较大差异，两种共振模式发生干涉，激发Fano共振。其中，锑化铟的介电特性可以通过掺杂的方式加以调节。如图1所示，当锑化铟的载流子浓度较小时，如如5×1016 cm-3，锑化铟电导率较小，与铜的介电特性差异较大，因而激发的Fano共振峰值较高，透射率较大；反之，当锑化铟的载流子浓度较高时，如5×1018 cm-3，其电导率增大表现出明显的金属特性，与铜之间的介电特性差异减小，共振特性减弱，Fano共振峰较低，透射率较小；同时透射峰的共振位置也会随着掺杂锑化铟载流子浓度的改变而不同。
图2为本发明铜-锑化铟混合条带型微结构太赫兹调制器的结构示意图。其中，图2(a)与图2(b)分别为调制器结构单元侧视图和俯视图。在Si衬底1上生长有SiO2介质层2作为绝缘层，在绝缘层上生长有基于锑化铟的条带型微结构层，该微结构层由厚度相同的铜层3、InSb层4构成。入射太赫兹波沿z方向通过铜-锑化铟混合结构传输，其中波的极化方向沿着y方向。
图3为本发明铜-锑化铟混合条带型微结构太赫兹调制器在锑化铟不同载流子浓度下的传播特性谱线。其中，图3(a)为透射谱，图3(b)为Q-factors和FOM随锑化铟载流子浓度变化的关系图，掺杂锑化铟的载流子浓度Nd范围为5×1016 cm-3到5×1018 cm-3之间。为提高调制器的调制深度，铜03厚度取200 nm，锑化铟04厚度也取0.2 μm。如图3(a)所示，当锑化铟载流子浓度从5×1016 cm-3上升至5×1018 cm-3，Fano共振透射峰幅值调制深度达到83.14 %，品质因子最高达到33.89，FOM最高达到16.24。
图4为本发明铜-锑化铟混合条带型微结构太赫兹调制器在不同温度下的传播特性谱线。其中，图4(a)为透射谱，图4(b)为Q-factor和FOM随温度变化的关系图，温度从300K上升至800 K。如图4(a)所示，当温度较低时，如300 K，锑化铟介电常数较小，与铜的介电特性差异较大，因而激发的Fano共振峰值较高，透射率较大；反之，当温度较高时，如800 K，锑化铟表现出明显的金属特性，与铜之间的介电特性差异减小，共振特性减弱，Fano共振峰较低，透射率较小；同时Fano透射峰的共振位置也会随着温度的改变而略有不同。当温度从300 K上升至800 K，Fano共振透射峰幅值由0.9756将至0.3553，调制深度达到63.58 %，品质因子最高达到22.00，FOM最高达到15.90。
图5(a)为锑化铟-锑化铟条带型微结构太赫兹调制器在掺杂锑化铟不同载流子浓度下的透射谱，图5(b)为Q-factor和FOM随锑化铟载流子浓度Nd变化的关系图，一锑化铟条带载流子浓度固定在5×1018 cm-3，另一锑化铟条带载流子浓度Nd由5×1016 cm-3变化至5×1018 cm-3。如图所示，固定载流子浓度的锑化铟电导率较大，当另一侧掺杂锑化铟的载流子浓度逐渐增加时，Fano共振特性减弱，透射峰幅值降低，甚至完全消失。当掺杂锑化铟的载流子浓度5×1016 cm-3变化至1×1018 cm-3，Fano共振透射峰幅度调制深度达到82.65 %，品质因子最高达到58.08，FOM最高达到14.30。
图6为本发明铜-锑化铟混合条带型微结构太赫兹调制器的温控原理示意图，加热器放置在锑化铟条带上表面。外接电路闭合开关，加热指示灯亮起，锑化铟条带在加热器下温度得以改变。通过滑动变阻器和变阻箱调节电路中总电阻，从而改变电路中的电流大小，实现不同功率下的加热工作。同时，通过温度显示器可以了解锑化铟的实时温度值。例如，当电阻较小时（如R1），电路中电流较大，加热功率较大，此时锑化铟温度较高（如T1）；反之，当电阻较大时（如R2），电路中电流较小，加热功率较小，此时锑化铟温度较低（如T2）。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器，其特征在于，该调制器包括：
Si衬底，
生长在Si衬底上的绝缘层，
生长在绝缘层上的基于锑化铟的条带型微结构层，该条带型微结构层为铜-锑化铟混合条带型微结构或锑化铟-锑化铟混合条带型微结构；
所述铜-锑化铟混合条带型微结构中的铜的厚度为100-250 nm，锑化铟的厚度与铜的厚度相同，掺杂的锑化铟中的载流子浓度5×1016-5×1018 cm-3；
所述锑化铟-锑化铟混合条带型微结构中锑化铟条带的厚度为1 µm，固定一条锑化铟条带中的载流子浓度为5×1018 cm-3。
2.根据权利要求1所述的一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器，其特征在于，所述Si衬底的厚度为5-200 µm。
3.根据权利要求2所述的一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器，其特征在于，所述Si衬底的厚度为20-100 µm。
4.根据权利要求1所述的一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器，其特征在于，所述绝缘层为SiO2介质层或Al2O3介质层，厚度为10-300 nm。
5.根据权利要求4所述的一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器，其特征在于，所述绝缘层厚度为30-100 nm。
6.如权利要求1所述的一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：
(1) 用外延生长方法，制作Si衬底；
(2) 采用热蒸发的方法在Si衬底上生长SiO2介质层作为绝缘层；
(3) 制作锑化铟条带微结构：择掺杂浓度合适的锑化铟靶材，使用磁控溅射的方法在绝缘层上制作锑化铟薄膜，然后用电子束曝光的方法得到锑化铟条带微结构；
(4) 制作锑化铟混合条带型微结构：在(3)的基础上，使用掩膜板保护好已生长好的锑化铟条带，然后制作铜层或锑化铟条带，得到条带型微结构层；
(5) 采用去蒸馏水清洗并在惰性保护气氛下内吹洗干净烘干，得到基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器。
7.根据权利要求6所述的一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，步骤(4)制作铜-锑化铟混合条带型微结构时，使用掩膜板保护好已生长的锑化铟条带，接着使用蒸镀的方法制作铜层，最后根据预先设计要求，将多余的铜用光刻的方法去除，即得到铜-锑化铟混合条带型微结构。
8.根据权利要求6所述的一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，步骤(4)制作锑化铟-锑化铟混合条带型微结构时使用掩膜板挡住已经生长好的锑化铟条带，再重复步骤(3)即得到锑化铟-锑化铟混合条带型微结构。
9.根据权利要求6所述的一种基于锑化铟条带微结构太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述保护气氛为Ar或N2。
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