[發明專利]太赫茲器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201310655083.3
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103663360A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 蔡斌;李云舟;朱亦鳴
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本發明屬于太赫茲技術領域，具體涉及一種增強太赫茲輻射透射率的太赫茲器件及其制備方法。

背景技術

太赫茲波通常定義為頻率在0.1～10THz范圍內的電磁波。太赫茲的英文是Terahertz（THz），1THz=10¹²Hz，波長為30～3000μm。目前研究較多的太赫茲波通常在0.1～10THz范圍內，其波段位于微波和紅外線之間，屬于遠紅外線和亞毫米波范疇，有時也稱為T射線。

高阻硅對于太赫茲波完全透明，吸收率幾乎等于零，就像玻璃對于可見光，非常適合用來做太赫茲鏡片、窗口等器件。但是硅的折射率很高，遠遠大于空氣的折射率。我們知道，當光從一種折射率為n₁的介質向另一種折射率為n₂的介質傳播時，在兩者的交界處即界面上可能會同時發生光的反射和折射（符合菲涅爾公式），反射回來的能量會耗散在空氣中造成損失。

太赫茲波是電磁波，由于菲涅爾損耗的存在，當太赫茲波從空氣垂直射到硅表面時，會有接近30%的功率由于反射損失掉，只剩下70%的太赫茲能量會透過器件的第一表面。同時考慮硅器件的兩個表面，如果忽略硅兩個表面間少量波來回振蕩產生的干涉效應，太赫茲波在透過兩個表面后能量損失會達到46%，對探測和實驗帶來不便。

目前透射率較高的太赫茲器件多是在高阻硅本體表面修飾所得到的器件，其制備方法主要是飛秒激光加工黑硅結構和化學腐蝕金字塔結構等，這些太赫茲器件因制備工藝復雜，從而成本較高，且在制備過程中使用激光、化學等方法有一定危險性。更重要的是，由于這類增透方法僅局限于對硅表面的改性，不能適用于其它與太赫茲輻射相關的材料界面，如砷化鎵和鍗化鋅等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種太赫茲器件，以解決上述問題。

本發明的目的還在于提供一種上述太赫茲器件的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種太赫茲器件，其特征在于，包括：太赫茲元件，具有入射面和出射面；以及微孔薄膜，微孔薄膜至少覆蓋在入射面上，微孔薄膜具有多個微孔單元，微孔單元具有向著太赫茲元件方向自大到小漸變的形狀。

另外，本發明所涉及的微孔薄膜還可以具有這樣的特征：其中，微孔薄膜由太赫茲域高透明材料制成，厚度為1微米～1毫米，太赫茲域高透明材料為高分子材料或高分子基復合材料。

進一步，本發明所涉及的微孔薄膜還可以具有這樣的特征：其中，上述高分子材料為聚甲基丙烯酸甲酯、聚4-甲基戊烯、聚乙烯、聚丙烯、環烯烴共聚物或聚苯乙烯中的任意一種；上述高分子基復合材料為復合有硅、二氧化硅或三氧化二鋁納米顆粒中的任意一種或至少兩種的高分子材料。

另外，本發明所涉及的微孔單元還可以具有這樣的特征：其中，微孔單元的形狀為倒圓錐形、倒棱錐形、倒圓臺形或倒梯臺形中的任意一種。

并且，本發明還涉及一種制備上述太赫茲器件的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：將太赫茲域高透明材料溶于一定溶劑中，配成溶液；步驟二：將溶液旋凃在入射面上，烘干，得到入射面上覆蓋有太赫茲域高透明材料的薄膜的第一待壓器件；步驟三：將第一待壓器件和模具共同加熱到高于太赫茲域高透明材料的玻璃化轉變溫度的溫度，用模具穿透薄膜壓在入射面上，冷卻，脫模，得到太赫茲器件。

另外，本發明所涉及的微孔薄膜還可以具有這樣的特征：其中，微孔薄膜還覆蓋在出射面上。

并且，本發明還提供了一種制備上述太赫茲器件的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：將太赫茲域高透明材料溶于一定溶劑中，配成溶液；步驟二：將溶液旋凃在入射面上，烘干，再將溶液旋凃在出射面上，烘干，得到入射面和出射面均覆蓋有太赫茲域高透明材料的薄膜的第二待壓器件；步驟三：將第二待壓器件和模具共同加熱至高于太赫茲域高透明材料的玻璃化轉變溫度的溫度，用模具分別穿透薄膜壓在入射面和出射面上，冷卻，脫模，得到太赫茲器件。

另外，上述制備方法所采用的模具還可以具有這樣的特征：其中，模具具有多個凸起單元，凸起單元具有與微孔單元相匹配的正圓錐形、正棱錐形、正圓臺形和正梯臺形中的任意一種形狀。

另外，上述制備方法所采用的模具還可以具有這樣的特征：其中，模具為金屬模具。

另外，上述制備方法所采用的溶劑還可以具有這樣的特征：其中，溶劑為甲苯、二甲苯、三甲苯、氯苯、苯甲醚、丙酮、四氫呋喃和氯仿中的任意一種或幾種的混合物。

發明的作用與效果