CN102194914A - 光学元件以及包含它的光学器件和太赫兹时域分光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学元件以及包含它的光学器件和太赫兹时域分光装置。该光学元件包含：具有比光的光子能量大的能量带隙的半导体层；和与半导体层电气接触的多个电极。所述电极中的至少一个形成在该电极和半导体层之间的肖特基结；该肖特基结具有比光的光子能量小的势垒高度。形成肖特基结的电极和半导体层之间的结表面的至少一部分包含：被布置为从半导体层的没有电极的表面用光照射的光照射表面；和被布置为与用光的照射而产生或检测的太赫兹波耦合的耦合结构的一部分。
Description
技术领域
本发明涉及产生或检测包含从毫米波长带到太赫兹波长带(30GHz～30THz)的频域中的成分的太赫兹波的光学元件、使用该光学元件的光学器件和使用该光学元件的装置。更特别地，本发明涉及通过光学脉冲照射来产生或检测包含太赫兹频带中的傅立叶成分的电磁波脉冲的光学元件、使用该光学元件的光学器件和使用该光学元件的太赫兹时域分光装置(THz-TDS装置)。
背景技术
近年来，已开发了使用太赫兹波的无损成像技术。由于太赫兹波具有优于X射线的几个优点，因此，太赫兹频带中的电磁波的应用已被证明是提供远比用于执行成像的X射线装置安全的透视成像装置的高效技术。例如，太赫兹波具有非常低的光子能量(例如，在1THz处为4meV)，该光子能量比典型的X射线光子能量(例如，在keV的范围中)低约一百万倍。因此，太赫兹波不使生物组织经受有害的辐射。并且，例如，已基于太赫兹时域分光技术的异常噪声抑制和极高信噪比，开发了通过获得物质内部的吸收谱和复介电常数来确定诸如分子的结合状态的物质的物理性能的分光技术；和对于生物分子的分析技术。
公知的用于产生太赫兹波的方法是使用光电导元件的方法。光电导元件一般包含特殊的半导体和布置于半导体之上的两个电极。该特殊的半导体特征是相对大的迁移率和相对少的皮可秒或更短的载流子寿命持续时间。如果当在电极之间施加电压的同时用超短脉冲光照射电极之间的间隙，那么激励的光载流子瞬时地承载电极之间的电流，并且，辐射太赫兹波。上述的测量和成像技术正得到研究，而这种光电导元件也被用作太赫兹波的检测器以提供THz-TDS。在以上的技术的状况下，钛-蓝宝石激光器一般被用作产生在800nm的中心波长处的光的超短脉冲的激励源。但是，为了减小尺寸并降低成本，希望使用具有在通信波带中的中心波长的光纤激光器。在这种情况下，激励光的波长为1μm或更长。被用于光电导元件的低温生长(LT-)GaAs对于该波长表现为透明体。由此，不能使用GaAs。因此，作为代替GaAs的光电导材料，正在研究LT-InGaAs(参见日本专利公开No.2006-086227)。
但是，InGaAs具有比GaAs小的带隙，这意味着这种类型的本征半导体的载流子浓度会增加。并且，随着晶体缺陷增加，剩余载流子浓度增加。由此，难以增加电阻。由此，与GaAs相比，不能增加施加电压，并且，难以增加光载流子数的时间微分变化量。因此，太赫兹波产生效率受到限制。太赫兹波的产生效率的限制是对于开发通信波带的光电导元件的明显瓶颈。由此，已提出新的光控开关***。提出的新***使用不使用光电导性的肖特基(Schottky)结。参见2008Conference on Quantum Electronics and Laser Science，Conferenceon Lasers and Electro-Optics，CLEO/QELS 2008，Article number4551244。利用在图6中再现其基本概念的该***，用激励光73照射被布置在半绝缘InP基板70和Ti/Au电极71之间的肖特基结部分72。从而，获得用于跨越肖特基势垒的能量的电子瞬时地从电极71移动到InP基板70，并且，产生太赫兹波。在这种情况下，激励光73具有1.5μm带中的波长。该光不被InP基板70吸收，但是具有比肖特基势垒的高度大的光学能量。由于使用半绝缘InP，因此元件具有比InGaAs类型高的电阻，并且由此可向其施加更高的电场。因此，可以以高度有效的方式产生太赫兹波。
但是，通过在2008Conference on Quantum Electronics and LaserScience，Conference on Lasers and Electro-Optics，CLEO/QELS 2008，Article number 4551244中描述的肖特基型元件，难以有效地用激励光照射电极和半导体之间的界面。这是由于，参照图6，基本上电极71和半导体70的端部72被光73照射并且只有在端部附近形成的肖特基结被用作太赫兹波产生区域。即，由于从电极之上发射激励光73，因此，被光照射的肖特基结区域的面积变小，从而导致太赫兹波的产生效率受到限制。
发明内容
鉴于这些情况，本发明提供这样的光学元件，该光学元件被配置为被光照射并且响应于此产生或检测太赫兹波，并且包含以下的配置。根据本发明的一个方面的光学元件包含：具有比所述光的光子能量大的能量带隙的半导体层；和在与半导体层的电气接触中形成的多个电极。所述电极中的至少一个形成在该电极和半导体层之间的肖特基结，该肖特基结具有比所述光的光子能量小的势垒高度。形成肖特基结的电极和半导体层之间的结表面的至少一部分包含：光照射表面，该光照射表面被布置为从半导体层的没有电极的表面用光照射；和耦合结构的一部分，该耦合结构的一部分被布置为与用光的照射而产生或检测的太赫兹波耦合。
通过该配置，从半导体层用光照射形成肖特基结的结表面，作为结果，结表面处的光照射区域扩展。因此，可以增加太赫兹波的产生效率和检测效率。
对于本领域技术人员来说，参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1A～1C是表示根据本发明的第一实施例的光学元件的结构图。
图2A和图2B是解释肖特基结的示图。
图3A和图3B是表示根据本发明的第二和第三实施例的光学元件的结构图。
图4A和图4B是表示根据本发明的第四实施例的光学元件的结构图。
图5是表示使用根据本发明的实施例的光学器件的、根据本发明的第五实施例的分光装置的结构图。
图6是表示现有技术的光学元件的结构图。
具体实施方式
根据一个实施例的光学元件是肖特基型元件。在典型的光电导元件中，用激励光照射电极之间的区域，并且，通过带间迁移产生载流子。相反，在根据本发明的该实施例的光学元件的情况下，用激励光照射电极和作为光电导膜的半导体层之间的结表面，以使电极的载流子跨越势垒。并且，在现有技术的肖特基型元件的情况下，从上侧(电极侧)将激励光发射到电极和光电导膜之间的结表面附近的区域上。相反，在根据本发明的实施例的光学元件的情况下，从半导体层的没有电极的表面(从半导体层的没有电极的平面表面或侧表面)发射激励光。因此，结表面处的光照射区域扩展。并且，在光照射表面附近形成耦合结构的配置部分。因此，太赫兹波与耦合结构耦合，以便太赫兹波的有效辐射或检测。基于该前提，根据本发明的实施例的光学元件的基本结构具有以上的配置。
以下将参照附图描述本发明的实施例和例子。
第一实施例
参照图1A中的透视图和沿图1A中的线IB-IB截取的图1B中的截面图，描述根据本发明的第一实施例的光学元件。本实施例提供这样的结构，该结构允许从基板1用激励光6照射在与天线组合的电极3和半导体层2之间的结表面，该与天线组合的电极3包含多个电极，所述多个电极包含具有希望的频率特性的电磁波耦合结构。因此，基板1不是当半导体层2经受外延生长时获得的基板，而是由对于照射的激励光6透明并具有小的波长分散(dispersion)的材料制成的基板。半导体层2被转印到基板1上。即，半导体层2是通过去除外延层的生长基板并将去除后的部分转印到另一基板1上而获得的外延层。通过在具有比激励光6的光子能量大的带隙的半导体层2上形成与天线组合的电极3，设置被布置于金属和半导体之间并形成肖特基结的接触部分。形成肖特基结的电极用作与天线组合的电极3，该与天线组合的电极3包含被激励光6照射的光照射表面和与在其中产生的太赫兹波耦合的耦合结构。利用该配置，光到达光照射表面之前的激励光6的透射区域包含半导体层2的区域和在激励光6的波长带中具有比半导体层2的波长分散小的波长分散的基板1的区域。换句话说，激励光6在透过与天线组合的电极3的光照射表面正下方的半导体层2的区域和基板1的区域之后到达光照射表面。基板1的区域在激励光6的波长带中具有比半导体层2的波长分散小的波长分散。在本实施例中，电磁波耦合结构是这样的与天线组合的电极3，其包含用于通过与产生的太赫兹波的耦合进行再辐射的间隙部分并具有希望的频率特性。作为替代方案，电磁波耦合结构可以是典型的耦合结构。在图1A中，附图标记4表示用于向与天线组合的电极3供给偏压的导线和焊盘。
将参照图2A和图2B描述用于产生太赫兹波的原理。图2A示出在金属和半导体之间的接触部分附近的能量带结构。附图标记54表示结部分。左侧表示金属(在以上的结构中，为与天线组合的电极3)，右侧表示半导体(在以上的结构中，为半导体层2)。附图标记50是金属的费米能级(level)。通过结，金属的费米能级50与半导体的费米能级52一致。在该解释图中，附图标记51和53分别表示半导体的导带(conduction band)和价带(valence band)。例如，该图示出由于使用半绝缘半导体因此费米能级基本上被布置在中心处的情况。并且，附图示出金属的功函数Φm与半导体的功函数Φs一致，从而使得形成平带(flat band)的情况。此时，半导体的导带51被布置于比金属的费米能级50高q(Φm-x)(q是元电荷)的能量位置处。差值定义肖特基势垒qΦb。这里，x是半导体的电子亲和势，并且代表真空能级和导带51之间的能量差的量。理想地以这种方式确定肖特基势垒。但是，实际上根据表面条件会出现钉扎(pinning)，由此Φb趋于变小。必须通过实际的测量获得肖特基势垒。
当通过将阳极与半导体连接并使阴极与金属连接对上述的配置施加偏压时，由于肖特基势垒，因此电流一般几乎不流动。如图2B所示，如果用具有比势垒高度qΦb大的光子能量的光55照射肖特基结附近的区域，那么获取能量的电子跨越具有比光的光子能量小的能量的势垒。另外，通过向半导体施加的电场，加速电子。如果此时瞬时地执行光照射，那么瞬时承载电流流动，偶极子变化，并且由此产生太赫兹带中的电磁波。如果以毫微微秒量级的光学脉冲执行光照射，那么可以产生包含太赫兹带中的傅立叶频率成分的电磁波脉冲。该光学元件与上述的光电导元件的不同在于，代替通过具有大于或等于半导体的能量带隙的光子能量的光的照射获取的光载流子，使用具有跨越肖特基势垒的能量的光电子。由此，照射光55的光子能量可比半导体层的带隙能量小，并且，在这种情况下，照射光55可透过半导体层。并且，沿图2B所示的方向的电场的施加可保持高的电阻。可以施加高的电场，直到出现击穿。相反，利用上述的InGaAs光电导元件，由于电阻低，因此，在出现击穿之前电流会增加。因此，施加电压的大小受到限制。
如果穿过半导体的电子由于例如半导体中的散射而损失能量，那么不再产生电磁波。一般地，如果光学脉冲为几百毫微微秒或更短，那么电子由于纵向光学光子散射而消失。与在载流子再耦合时消失的载流子的寿命相比，该值对于典型的半导体足够短。因此，可以产生太赫兹脉冲。在上述的配置中，向与天线组合的电极对3中的用作电子的发射极的电极部分，施加光55的照射。即，在本实施例中，光照射表面是用作发射极的电极部分。此时，如果在布置有间隙部分的与天线组合的电极3的其它电极部分(其不被光照射)处形成类似的肖特基结，那么，由于其它电极部分的条件与图2B所示的条件相反地被施加偏压，因此，半导体层的传导电子可传导到其它电极部分。应当注意，可以在用作集电极的其它电极部分处形成肖特基结或欧姆结。
如上所述，如果用毫微微秒量级的超短脉冲照射肖特基结部分附近的区域，那么产生太赫兹波。此时，如果如典型的光电导元件那样偶极天线等被设置在电磁波产生部分附近，那么产生的太赫兹波7与天线暂时耦合，并且然后沿如图1B中的向上指示的方向所示的方向被辐射。产生的太赫兹波具有根据天线特性的方向性和频率特性。为了提高辐射方向性，希望使用如图1B所示的由高电阻硅制成的超半球形透镜5。但是，可以省略超半球形透镜5。
在以上的描述中，已描述了平带类型。但是，可根据金属、半导体材料和传导类型的组合，设想各种情况。因此，如果形成肖特基势垒，那么作为本实施例的变更方式可应用这样的各种情况。例如，即使利用相同的半导体材料，如果执行杂质掺杂，那么费米能级可改变并且功函数可改变。因此，可适当地设计肖特基势垒的形式。并且，如果正空穴用作载流子，那么上述的阳极和阴极可被交换。此时，由于正空穴具有与电子不同的有效质量，因此，必须根据有效质量设计金属和半导体之间的接触部分附近的能带结构。
利用本实施例，可提供在肖特基结部分处具有扩展的光照射区域的结构。可通过光的激励有效地产生或检测太赫兹波。特别地，可以提供用作对于1μm或更长的通信波长带中的激励光有效的光学元件的太赫兹波产生和检测元件、使用该元件的测量装置和使用该元件的成像装置。在这种情况下，使用光纤的激励激光器可用作照射单元，并由此可减小装置的尺寸并降低其成本。并且，由于如果通过减小电极的厚度来增加光透射率则不必扩展肖特基结部分处的光照射区域，因此，可以防止出现电阻增加和太赫兹波的损失增加的现象。
例子1
将描述与第一实施例对应的例子1。本例子具有基本上与第一实施例相同的配置。在本例子中，提供图1A或图1B所示的配置。基板1可由对于照射的激光透明并具有小的波长分散的材料制成。该材料一般可为石英、蓝宝石或树脂。基板1的光入射表面可例如通过非反射涂覆被处理(未示出)。半导体层2可使用半绝缘InP。可以例如通过利用Au/Ti膜的气相沉积，形成与天线组合的电极3。通过材料的这种组合，Au具有约5.1eV的功函数，Ti具有约4.3eV的功函数，并且，InP具有4.4eV的电子亲和势。InP具有1.35eV的能量带隙。如果材料是半绝缘材料，那么其费米能级处于比导带低1.35/2≈0.68eV的位置处，并且，该能级基本上与Au的费米能级一致。由此，可以形成图2A所示的平带。事实上，存在其中Au/Ti和InP之间的肖特基势垒具有约0.5eV的高度的实际测量例子。肖特基结部分的导带弯曲。即使在这种情况下，直到光到达光照射表面为止(之前)的光6的透射区域包含半导体层2的区域和在光6的波长带中具有比半导体层2的波长分散小的波长分散的基板1(例如，石英)的区域。
肖特基势垒的高度为约2.4μm，并且，具有与InP的能隙对应的光子能量的光的波长为约0.91μm。例如，如果使用具有1.55μm带的通信波长带的光纤型毫微微秒激光器，那么可在肖特基结部分处激励光电子，而不在半导体层2中激励光电子。因此，这种毫微微秒激光器的使用适于减小***的尺寸并降低其成本。在本例子中，如图1C所示，与天线组合的电极3具有间隙为5μm、天线长度为15μm且宽度为10μm的天线形状。但是，形状不限于此。半绝缘InP膜的半导体层2由Fe掺杂形成并具有1μm的厚度。通过以外延转印技术在InP基板上重定位(relocate)外延膜使得在其间布置InGaAs牺牲层，在基板1上设置InP膜。该膜可通过直接接合或通过使用粘接剂的方法，与诸如石英的保持基板1结合。在半绝缘InP基板与保持基板1接合之后，如果通过抛光等留下薄膜，那么可以在没有外延层的膜沉积的情况下形成半导体层2。
如果在与天线组合的电极3的其它电极部分处形成欧姆结，那么可设想以下方法(未示出)，使得杂质可以在电极区域中扩散，电极区域可通过使用AuGe/Ni/Au电极变为合金，或者，可以在电极下面选择性地设置n-InGaAs外延层。在图1A或图1B中，半导体层2具有比基板1的尺寸小的尺寸。但是，这些部件可具有相同的形状，或者，可仅在被与天线组合的电极3的天线占据的区域中形成半导体层2。
如果基板1为InP基板，那么，由于出现波长分散，那么，即使激励光入射到基板上，也不能获得希望窄的脉冲宽度。相反，本例子提供适于从基板1的光的入射的结构。可以用光照射在结表面处的其中电极与半导体接触并由此形成肖特基结的宽区域。因此，可以高度有效地产生和检测太赫兹脉冲。其它的点与第一实施例类似。
第二实施例
将描述本发明的第二实施例。在本实施例中，参照图3A，与天线组合的电极22与保持基板20结合。在外延生长中使用的半导体从半导体层21被去除并将半导体层21转印到保持基板20上。如果在保持基板20的表面上形成用于偏压施加的电极布线，那么半导体层21的表面上的与天线组合的电极22可与保持基板20结合，使得与天线组合的电极22与电极布线电气接触。通过该结构，具有对于太赫兹波的良好透过性的高电阻硅、石英、或诸如石蜡、特氟纶(Teflon，注册商标)或聚乙烯的树脂适用于保持基板20。在这种情况下，激励激光23从没有电极(即，没有与天线组合的电极22)的侧入射到半导体层21上。对于半导体层21使用与第一实施例中的材料类似的材料，并且，基于相同的原理产生和辐射太赫兹脉冲24。保持基板20可具有透镜形状，或者另外包含用于提高太赫兹波的辐射的方向性的透镜。在本实施例中，直到光到达光照射表面为止的激励激光23的透明区域仅包含半导体层21的区域。即，为了到达光照射表面，激励激光23仅需要穿过对于激励激光23透明的半导体层21的区域。
通过本实施例，激励光23仅透过薄半导体层21，并且在没有分散损失的情况下被发射到肖特基结部分上。可发射不受分散影响并由此具有大的带宽的光，并且，可以扩展太赫兹波的带。其它的点与第一实施例类似。
第三实施例
将描述本发明的第三实施例。在本实施例中，参照图3B，在保持基板30的一部分处制作孔穴33，使得激励激光34可通过半导体层31直接入射到与天线组合的电极32与半导体层31之间的肖特基结部分上。因此，产生并辐射太赫兹脉冲35。在该元件中，基板仅需要为具有孔穴的保持基板30。基板可以为绝缘基板或经由绝缘层附接到半导体层31的基板。基板30的材料不被特别限制。由此，可直接使用当半导体层31经受外延生长时获得的基板。在本实施例中，直到光到达光照射表面为止的激励激光34的透明区域仅包含半导体层31的区域。
当制作孔穴时，如果在半导体基板和半导体层31之间设置蚀刻阻止层，那么可提高可控性。例如，在InP型的情况下，使用InGaAs等的蚀刻阻止层。本实施例提供激励激光34和太赫兹波在真空中或在空气中传播但基本上不穿过物质的结构。光和太赫兹波几乎不受材料的波长分散影响。其它的点与第一实施例类似。
第四实施例
将描述本发明的第四实施例。在本实施例中，参照图4A或图4B，在半导体层41的上表面和下表面上形成用作电极的与天线组合的电极42和与天线组合的电极43。在这些电极之间具有间隙，该间隙由半导体层41的膜厚限定。一个电极线43被设置在保持基板40的表面上，半导体层41如第一实施例那样被转印到其上面，并且，在其上面形成也用作天线的另一电极线42。在这种情况下，例如，与电极线43平行地延伸的电极线42被设计为用作天线。
在本实施例中，参照图4A，激励激光44入射到被布置在与天线组合的电极42和与天线组合的电极43之间的半导体层41的端部的侧端面上。即，用激励激光44照射的光照射表面位于相对于半导体层41的端部处的电极的结表面处。如果基板40使用诸如石蜡的树脂，那么，由于半导体层41具有小的光吸收率和比树脂基板40的折射率高的折射率，因此被布置在空气和树脂之间的半导体层41用作沿相对于与天线组合的电极42和与天线组合的电极43的结表面延伸的板片波导(slab waveguide)。因此，入射到半导体层41的侧端表面上的激励激光44可以在传播通过板片波导的同时高度有效地在肖特基结上产生光电子。与第一实施例类似，可以设置由高电阻硅制成的超半球形透镜45以提高太赫兹波46的方向性。其它的点与第一实施例类似。
第五实施例
将参照图5描述太赫兹时域分光***(THz-TDS***)的第五实施例。在这种情况下，通过使用包含根据本发明的实施例中的任一个的光学元件、光源和光学单元的光学器件作为太赫兹脉冲产生单元，构建时域分光装置。这种分光***基本上与已知的***相同。分光***包含用作光源的短脉冲激光器830、半反射镜910、用作延迟单元的光学延迟***920、电磁波产生元件800和电磁波检测元件940，作为主要元件。被半反射镜910分割的泵浦光931和探针光932分别通过用作光学单元的透镜990和980发射到电磁波产生元件800以及电磁波检测元件940上。附图标记800是根据本发明的实施例中的任一个的光学元件，并且形成电磁波产生元件，使得穿过透镜990的泵浦光931发射到具有肖特基结的电极的光照射表面上。只要延迟单元可调整通过电磁波产生元件800的太赫兹波的产生和通过电磁波检测元件940的太赫兹波的检测之间的延迟时间，延迟单元可为任意类型的单元。
从电磁波产生元件800(从电压源820对其施加电压)产生的太赫兹波通过太赫兹波导933和935被引向样品950。包含诸如样品950的吸收谱的信息的太赫兹波被太赫兹波导934和936引导并被电磁波检测元件940检测。在这种情况下，电磁波检测元件940是现有技术的LT-GaAs的光电导元件。与电磁波检测元件940连接的安培计960提供与检测的太赫兹波的振幅成比例的检测的电流值。为了执行时间分解(resolution)(即，获取电磁波的时间波形)，可以例如通过对改变探针光932的光路长度的光学延迟***920进行移动，控制泵浦光931和探针光932的照射定时。
在本实施例中，短脉冲激光器830(激励激光源)可采用1.5μm带光纤型毫微微秒激光器，并且，根据本发明的本实施例的产生元件800可采用使用由半绝缘InP和Au/Ti限定的肖特基结的例子1中的元件。虽然检测部分中的部件的数量增加，但是，如果对于探针光932***第二谐波产生器(SHG晶体)970并且电磁波检测元件940采用低温生长GaAs的光电导元件，那么可以提高信噪比。如上所述，可通过使用作为根据本发明的实施例的光学器件的太赫兹脉冲产生单元，形成太赫兹时域分光***。作为替代方案，可通过使用包含根据本发明的实施例中的任一个的光学元件、光源和光学单元的光学器件作为太赫兹脉冲检测单元，形成时域分光装置。
例子2
将描述与第五实施例对应的例子2。在本例子中，向根据本发明的实施例的电磁波产生元件800施加20V的电压，并且，作为泵浦光931，从具有1.56μm的波长的短脉冲激光器830(光纤激光器)照射具有30fsec的脉冲宽度和20mW的平均功率的超短脉冲光。在检测部分中，通过具有5mW的功率的探针光932的照射检测的电流通过具有约107的放大因子和10kHz的带的跨阻抗放大器被转换成电压信号，并且，如果必要的话，***滤波器。因此，一般观察具有约100mV的峰值的太赫兹脉冲。通过由光学延迟***920调制探针光932的光路长度，可基于采样的原理测量产生的太赫兹波脉冲的时间波形。通过对于获得的时间波形执行傅立叶变换，可以获得超过5THz的带中的谱。驱动条件仅是例子，向电磁波产生元件800的施加电压和照射光的功率不限于上述值。作为替代方案，可以用10kHz调制向电磁波产生元件800的施加电压，或者，可通过使用光学斩波器调制光强度，并且，可通过锁入放大器的检测来检测信号。
第六实施例
作为太赫兹波产生元件，描述根据本发明的实施例中的任一个的光学元件。但是，光学元件可被用作检测元件。检测元件可具有与当描述第一实施例时参照的图1A或图1B所示的配置相同的配置。太赫兹波7的传播方向瞄准该元件。对于太赫兹波的检测原理如下。通过激励光6的照射获取能量的电子跨越由于输入的太赫兹波7的电场产生的势垒，并且穿过半导体层2。因此，电流在电极之间流动，并且，通过检测电流，可以检测太赫兹波的电场强度。在这种情况下，太赫兹波7耦合到与天线组合的电极3并被有效地获取。激励光6有效地向电子施加能量。
即，在用光6照射光照射表面的定时，激励光电子。如果施加由于太赫兹波7导致的电场，那么根据极性获得图2B所示的能带结构。因此，由于光电子流动，可以检测由于太赫兹波7导致的电场。但是，与光电导元件不同，该配置不是双极性的。当分析输出波形时，必须通过诸如先前获得的校准曲线的数据进行校正。
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的变更方式以及等同的结构和功能。
Claims (8)
1.一种被配置为被光照射并且响应于此产生或检测太赫兹波的光学元件，该光学元件包含：
具有比所述光的光子能量大的能量带隙的半导体层；和
在与半导体层的电气接触中形成的多个电极，
其中，所述电极中的至少一个形成在该电极和半导体层之间的肖特基结，该肖特基结具有比所述光的光子能量小的势垒高度，并且，
其中，形成肖特基结的电极和半导体层之间的结表面的至少一部分包含：
被布置为从半导体层的没有电极的表面用光照射的光照射表面；和
被布置为与用光的照射而产生或检测的太赫兹波耦合的耦合结构的一部分。
2.根据权利要求1的光学元件，其中，所述光在透过半导体层的区域和在光的波长带中具有比半导体层的波长分散小的波长分散的基板的区域之后，到达光照射表面。
3.根据权利要求1的光学元件，其中，所述光在仅透过半导体层的区域或仅透过在光的波长带中具有比半导体层的波长分散小的波长分散的基板的区域之后到达光照射表面。
4.根据权利要求1的光学元件，其中，光照射表面被设置在半导体层的端部处并限定所述光的波导的一部分，该波导沿结表面延伸。
5.根据权利要求1的光学元件，其中，耦合结构是由电极形成的天线。
6.根据权利要求1的光学元件，其中，半导体层是通过去除外延层的生长基板并将去除后的部分转印到另一基板上而获得的外延层。
7.一种被布置为产生或检测太赫兹波的光学器件，该光学器件包含：
根据权利要求1的光学元件；
被布置为输出激励光学元件的光的光源；和
被布置为从半导体层的没有电极的表面通过光源的光照射光照射表面的光学单元。
8.一种太赫兹时域分光装置，包括：
产生单元，所述产生单元被布置为产生太赫兹波；
检测单元，所述检测单元被布置为检测从产生单元辐射的、被发射到样品上并到达检测单元的太赫兹波；和
延迟单元，所述延迟单元被布置为调整通过产生单元的太赫兹波的产生和通过检测单元的太赫兹波的检测之间的延迟时间，
其中，产生单元和检测单元中的至少一个是根据权利要求7的光学器件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Granted publication date: 20140416 Termination date: 20170302 |
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