一种太赫兹波段材料载流子浓度测量方法

技术特征：
1.一种太赫兹波段材料载流子浓度测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：s1：利用太赫兹光谱系统，测量无样品时的太赫兹参考信号e
r
(t)以及有材料样品时的太赫兹样品信号e
s
(t)，并利用傅里叶变换获得频域的参考信号e
r
(ω)以及样品信号e
s
(ω)；s2：利用频域的参考信号e
r
(ω)及样品信号e
s
(ω)的比值a(ω)获得幅值比t(ω)及相位差s3：根据材料光学参数与样品信号的理论关系，反演出样品的复介电常数然后计算出材料的复电导率s4：根据复电导率与载流子浓度依赖关系，计算材料在不同波长下的材料载流子浓度。2.根据权利要求1所述的太赫兹波段材料载流子浓度测量方法，其特征在于，步骤s1中，所述太赫兹光谱系统包括：太赫兹时域光谱系统、太赫兹傅里叶光谱仪、基于光电导微天线探针的太赫兹检测系统以及太赫兹散射式扫描近场光学检测系统。3.根据权利要求1所述的太赫兹波段材料载流子浓度测量方法，其特征在于，步骤s3中，材料光学参数与样品信号的理论关系包括：远场及近场反演关系。4.根据权利要求3所述的太赫兹波段材料载流子浓度测量方法，其特征在于，步骤s3中，当运用于近场测量系统时，采用近场反演关系，频域的参考信号e
r
(ω)及样品信号e
s
(ω)的比值a(ω)为：其中，表示n阶傅里叶系数；α
eff,r
与α
eff,s
分别表示参考及样品的探针有效极化率，α
eff,r/s
的表达式为：其中，a表示探针曲率半径，d表示探针与样品间距；α表示探针极化率，β
r/s
表示参考或样品的介电响应函数，α及β
r/s
的表达式分别为：的表达式分别为：其中，表示探针复介电函数，表示参考或样品的复介电函数；然后，根据已知的参考复介电函数反演得到样品的复介电函数并计算出样品复电导率5.根据权利要求3所述的太赫兹波段材料载流子浓度测量方法，其特征在于，步骤s3中，当运用于毫米及微米尺寸样品测量时，采用远场反演关系，样品实折射率n(ω)及消光系数k(ω)分别为：
其中，n0为空气折射率，c为光速，w为太赫兹波长，l为样品厚度；然后，利用所求得的实折射率n(ω)及消光系数k(ω)计算出样品的复介电常数以及复电导率及复电导率6.根据权利要求1所述的太赫兹波段材料载流子浓度测量方法，其特征在于，步骤s4中，所述复电导率与载流子浓度依赖关系包括：drude模型、lorentz模型、drude-lorentz模型和drude-smith模型。

技术总结
本发明涉及一种太赫兹波段材料载流子浓度测量方法，属于太赫兹应用技术领域。该方法包括：S1：利用太赫兹光谱系统，测量无样品时的太赫兹参考信号以及有材料样品时的太赫兹样品信号，并利用傅里叶变换获得频域的参考信号以及样品信号；S2：利用频域的参考信号及样品信号的比值获得幅值比及相位差；S3：根据材料光学参数与样品信号的理论关系，反演出样品的复介电常数，然后计算出材料的复电导率；S4：根据复电导率与载流子浓度依赖关系，计算材料在不同波长下的材料载流子浓度。本发明适用于不同的太赫兹系统，可实现毫米到微米再到纳米尺度范围的材料载流子无损测量。度范围的材料载流子无损测量。度范围的材料载流子无损测量。


技术研发人员：王化斌 邱付成
受保护的技术使用者：中国科学院重庆绿色智能技术研究院
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2022/6/1