与石墨烯光电探测器阻抗匹配的太赫兹天线

开发在室温下工作的低功耗、高灵敏度太赫兹（THz）波段光电探测器是光电子学领域的一项重要挑战。在本研究中，我们介绍了一种基于碳化硅（SiC）衬底上的准自支撑双层石墨烯（BLG）的光热电（PTE）效应探测器，专为太赫兹频率范围设计。该探测器的性能取决于一个准光学耦合方案，该方案集成了一个非球面硅透镜，以优化太赫兹天线与石墨烯p-n结之间的阻抗匹配。在室温下，我们实现了低于300 $pW/\sqrt{Hz}$的噪声等效功率（NEP）。通过阻抗匹配分析，我们将一个平面天线与一个石墨烯p-n结耦合，该p-n结通过两个耦合电容并联插入天线的纳米间隙中。通过调整电容和天线臂长度，我们将天线的最大红外功率吸收调谐到特定频率。我们材料的灵敏度、光谱特性和可扩展性使其成为未来开发室温工作的远红外探测器的理想候选者。