技术领域
[0001] 本发明属于信息加密技术领域，具体涉及基于各向异性光热电材料的光电探测器、制备方法及加密方法。
相关背景技术
[0002] 与传统材料相比，高性能低维热电材料因其高速、经济和可扩展性特性而引起广泛关注。特别是，一维材料由于其尺寸的急剧减小而在其大的边界界面处经历增强的边界散射，这改变了其低频声模式，从而对其导热性能产生显著影响，提高了光热电器件的性能。作为典型的准一维光热电材料，Nb3Se12I晶格结构显示出链状特征，并在低温下经历两次结构相变，导致在导热性、介电性和红外吸收等物理性质上的异常行为。此外，一维材料的横向与纵向比的增大，使其对偏振光具有优异的响应。
[0003] 随着信息技术的迅速发展，虽然信息化为我们的日常生活带来极大便利，但信息的快速扩散同样加剧了信息安全问题，这种问题不仅影响到普通民众的日常生活，还在政治、经济和军事等关键领域产生深远影响。因此，迫切需要开发能实现高级别信息加密的新型方法。
具体实施方式
[0038] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0039] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0040] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0041] 参见图1，基于各向异性光热电材料的光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0042] S1，获取Nb3Se12I晶体原料，将Nb3Se12I晶体原料抽真空封管，最后进行生长，得到各向异性光热电材料。
[0043] S2，将各向异性光热电材料剥离到氧化硅片上，在氧化硅片上的各向异性光热电材料表面涂覆光刻胶，在光刻胶上光刻出具有双端电极的镂空图案。
[0044] S3，在氧化硅片上沉积所需厚度的Cr层和Au层，剥离后，得到基于Nb3Se12I纳米线的光电探测器。
[0045] 参见图2，基于各向异性光热电材料的光电探测器的加密方法，包括以下步骤：
[0046] S1，预设每个信息所对应的偏振角度，根据所需信息，预设激光的位置和偏振角度。
[0047] S2，根据预设激光的位置和偏振角度通过半波片对到基于Nb3Se12I纳米线的光电探测器进行照射，在光电探测器表面形成对应偏振状态，以及得到不同位置下的光电流变化和不同偏振角度下的光电流变化。
[0048] S3，将不同位置下的光电流变化和不同偏振角度下的光电流变化进行拟合，作为光电探测器的密钥。
[0049] 一种基于各向异性光热电材料的光电探测器，通过基于各向异性光热电材料的光电探测器的制备方法所制备得出。
[0050] 实施例1：
[0051] 基于各向异性光热电材料的光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0052] 步骤一，合成各向异性光热电材料。
[0053] 称量：分别称量1g，3.6g，0.6g的纯度为99.999％的Nb粉，Se粉，I2晶体作为合成Nb3Se12I晶体的原料。
[0054] 封管：将称量得到的原料的粉体混合后置于单端封口的石英管中，石英管的内径‑4为2cm，长度为20cm，然后将石英管安装到真空封管机上，待其压强达到5×10 Pa后，通过高温烧结石英管将其封融。
[0055] 生长：将高温封融的真空石英管置于双温区管式炉中，其中将含有原料的一端置于蒸发端，另一侧置于生长端，其中蒸发端与生长端的温度分别设置为600℃与480℃，升温速率为1.3℃/min，生长时间为14天，完成各向异性光热电材料的合成。生长完后得到的各向异性光热电材料的晶体材料如图3所示。
[0056] 步骤二，基于各向异性光热电材料光刻双端电极。
[0057] 将步骤一得到的各向异性光热电材料置于透明胶带上，通过机械剥离的方法，将其制备在厚度为285nm的氧化硅片上。随后，在氧化硅片旋涂AZ5214光刻胶，通过无掩膜光刻技术制作出具有双端电极的镂空图案。
[0058] 步骤三，制备双端光电探测器。
[0059] 采用电阻式热蒸发技术在氧化硅片上沉积5nm的Cr层和60nm的Au层，沉积速率分别为 与 最终，将沉积后的氧化硅片浸泡在50度丙酮溶液中2小时，然后用胶头滴管轻轻吹一下浸泡在丙酮里面的蒸镀完后的氧化硅片，使光刻胶与氧化硅片分离，然后将氧化硅片取出放到异丙醇中浸泡1分钟以去除丙酮，随后用去离子水将氧化硅片冲洗干净，得到基于Nb3Se12I纳米线的光电探测器，其器件结构图如图4所示。
[0060] 实施例2：
[0061] 基于各向异性光热电材料的光电探测器的加密方法，包括以下步骤
[0062] 步骤一，预设每个信息所对应的偏振角度，根据所需信息，预设激光的位置和偏振角度。
[0063] 根据所需预设激光的位置和偏振角度，将不同位置产生的光电流数值进行拟合，将偏振角从0度至90度的每个度数对应赋予一个ASCII码。
[0064] 步骤二，根据预设激光的位置和偏振角度通过半波片对到基于Nb3Se12I纳米线的光电探测器进行照射，在光电探测器表面形成对应偏振状态，以及得到不同位置下的光电流变化和不同偏振角度下的光电流变化。
[0065] 激光系统通过在入射光路中置入半波片，使用532nm波长的激光。
[0066] 1、控制激光入射位置，获取不同偏振角度引起的光电流变化曲线
[0067] 通过旋转半波片，动态调整激光的偏振方向，实现了对入射激光偏振角度与光电流之间关系的精确控制，相关数据及图示见图5。
[0068] 2、除去半波片，通过调整激光入射位置，获取不同位置下的光电流变化。
[0069] 通过移动激光源，激光沿直线路径照射到Nb3Se12I纳米线的光电探测器上，记录下光电流响应曲线，如图6所展示。
[0070] 3、在移动激光的同时，调整半波片的位置，补偿由于激光移动产生的光电流变化，使其产生的光电流保持恒定，从而得到拟合后的光电流响应曲线，该曲线展示了数值相同的光电流，如图7所示。
[0071] 步骤三，将不同位置下的光电流变化和不同偏振角度下的光电流变化进行拟合，作为光电探测器的密钥。
[0072] 取光电流数值相同时，不同入射位置对应的补偿偏振角度。将不同的偏振角度分别对应到不同的ASCII码，通过这种方式将信息隐藏在光学图像中，如表1所示。
[0073] 表1偏振角度对应的ASCII码的数值表
[0074]
[0075] 如图8所示，在本发明中，“XDU”图像通过偏振补偿技术封装了30种不同的偏振状态，使得图像中隐藏了复杂的信息。
[0076] 实施例3：
[0077] 采用对称加密的策略对明文进行加密，具体过程如下：
[0078] 确定明文：需要加密的信息“WILEY”。
[0079] 加密：将明文和密钥输入到加密算法中，生成密文。密文是加密后的数据，无法直接阅读。
[0080] 对于需要加密传输的“WILEY”信息，其五个ASCII字母“W”“I”“L”“E”“Y”分别对应偏振角度52°、38°、41°、34°和54°。通过从“XDU”图像通过偏振补偿技术获得的特定的偏振角度偏振状态编码，分别与52度、38度、41度、34度和54度这五个角度相关联。
[0081] 根据52度、38度、41度、34度和54度这五个角度通过半波片对到基于Nb3Se12I纳米线的光电探测器进行照射，在电探测器表面形成对应偏振状态，以及得到不同位置下的光电流变化和不同偏振角度下的光电流变化；
[0082] 将不同位置下的光电流变化和不同偏振角度下的光电流变化进行拟合，作为光电探测器的密钥。
[0083] 在解密过程中，关键在于利用光热电材料的热电特性和偏振特性之间的耦合作用。例如，在Sophia知道特定加密信息位置的场景中，她可以利用光热电特性以及偏振拟合的关系作为钥匙来解密，揭示出藏在普通“XDU”图像中的“WILEY”信息。而从Bob的视角，该图像可能仅表现为由计算机或其他检测器获得的常规图像。
[0084] 此外，如图9所示，本发明方法还可扩展应用于一般的成像技术中。首先利用热电特性处理常规单点成像结果，再通过调整偏振状态进行补偿，从而在表面上的普通成像结果中隐藏信息。这种方法允许在单一图像中编码大量信息，结合Nb3Se12I材料不受带隙限制的超宽波段检测能力，显著增强了数据传输的容量与安全性。本发明有望推动基于各向异性光热电器件在信息加密和防伪技术领域的广泛应用。
[0085] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
