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申请/专利权人：青岛大学

摘要：本发明属于材料器件设计及应用领域，涉及一种在太赫兹波频段提高纳米材料光学特性表征精度的检测方法。首先根据测试所用太赫兹光谱系统参数，确定具备最佳信噪比的太赫兹频段，通过全介质波导理论设计出满足应用条件的光栅波导装置结构，采用微纳光刻技术在硅基底材料上完成对光栅波导装置的加工，利用太赫兹时域光谱仪测试波导及纳米样品组合体的透射光谱，利用介质理论计算出纳米材料的光电参数。本发明能够将太赫兹波耦合到光栅波导装置中，增大太赫兹波与纳米材料的相互作用距离，可将纳米材料光电参数表征精度在太赫兹波段提高一个数量级，测试参数误差小于5％，实现对纳米材料光电特性分析。

主权项：1.一种在太赫兹波段提高纳米材料光学特性检测精度的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：1波导几何结构计算：首先确定实验所用太赫兹时域光谱系统的太赫兹波频谱特征，选择信噪比最高的频段作为光栅波导装置工作及测试频段；通过太赫兹波传输理论，在电磁场仿真模拟软件中得到光栅波导装置的太赫兹透射频谱及透射频谱所对应的光栅波导结构参数，记为透射频谱A和光栅波导结构参数A；2波导加工：按照步骤1设计完成的光栅波导结构参数A，利用微纳光刻技术在材料硅片单面上进行光栅加工，获得光栅波导装置，硅片另一平面用于后期纳米样品生长；3参数标定：利用太赫兹时域光谱系统对步骤2加工得到的光栅波导装置进行测试，将光栅波导装置放置于光谱系统中太赫兹波传播路径上，使太赫兹波垂直入射穿过光栅波导装置，记录实验得到的太赫兹透射频谱，记为透射频谱B；将透射频谱B与步骤1中透射频谱A对比，若完全吻合，则光栅波导结构参数A即为透射频谱B的光栅波导结构参数B，进行步骤4；若不吻合，在步骤1的仿真模拟软件中，在光栅波导结构参数A的基础上，不断调整光栅波导结构参数，直至重新计算得到的太赫兹透射频谱C与步骤3实验得到的太赫兹透射频谱B完全吻合为止，记录此时仿真计算过程中所用到的光栅波导结构参数，记为光栅波导结构参数B，即为加工波导的实际几何结构参数，参数将在表征纳米材料光电特性过程中使用；4将目标纳米材料生长于光栅波导装置光栅硅片光滑一侧，均匀覆盖，目标纳米材料的厚度为纳米量级，记录厚度为d，进行光栅波导装置对纳米材料精确表征应用测试，将长有纳米材料的光栅波导装置放置于太赫兹光谱系统并保持与步骤3中的相同位置，做相同的太赫兹波透过测试，记录太赫兹透射频谱，记为透射频谱D；5再次利用电磁场仿真模拟软件输入光栅波导结构参数B，得到与之完全对应的太赫兹透射频谱C；同时通过“数据导入”指令输入实验测试的太赫兹透射频谱D数据、以及纳米材料厚度d，通过“参数提取”指令软件利用全介质板理论将自动计算得到纳米材料光学参数，包括折射率和吸收系数，通过德鲁德电子运动模型计算纳米材料的电学参数，包括电导率。

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