[發明專利]基于超材料的光憶阻片

在審

• 申請號: 201410852437.8
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104681719A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 周濟;吳紅亞
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明屬于光電材料領域，涉及一種基于超材料的波導式光憶阻片。

背景技術

憶阻器的概念由Leon?Chua在1971年提出，得名于元件電阻對通過其電量的記憶性，被認為是除電阻、電容和電感外的第四個基本無源電路元件。它的出現有望改善整個電子電路的理論和應用，在大規模集成電路、非易失性存儲器、人工神經網絡等方面有著巨大的應用潛能。憶阻器的概念被提出來后并沒有得到廣泛關注，直到2008年惠普公司的Strukov等人在夾在鉑金電極中間的TiO₂中觀察到了明顯的憶阻行為，憶阻器才被廣泛關注。目前已經在多種材料體系中觀察到了憶阻現象，如金屬氧化物薄膜、有機物薄膜和納米顆粒等。

Engheta及其研究團隊提出并實現了集成光學納米電路，他們利用光場與納米結構的反應得到功能化的光頻電容、電感和電阻。介電常數的虛部大于0的材料，可以作為光電阻，介電常數的實部大于0的材料可以作為光電容，介電常數小于0的材料可以作為光電感。然而，能夠用于光學器件上的光憶阻片并沒有見到過報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于超材料的波導式光憶阻片。

本發明提供的片狀的憶阻器(也即光憶阻片或片狀的光憶阻器)，包括光憶阻和填充介質；

其中，所述光憶阻位于所述填充介質內；

所述光憶阻的個數至少為一個。

上述光憶阻片也可只由上述光憶阻和填充介質組成。光憶阻具有與憶阻器類似的性質，只是激勵信號為電磁波。與憶阻器類比，透射率相當于憶阻器中的電阻，入射電磁場能量相當于加載電壓。光憶阻片為片狀的光憶阻器。該光憶阻片可根據需要加工成所需尺寸的片狀。光憶阻為實現光憶阻器功能的核心元件。

上述光憶阻片中，構成所述光憶阻的材料為陶瓷顆粒、導電金屬材料或非正定介質；

其中，所述陶瓷顆粒具體為CaTiO₃、SrTiO₃或BaTiO₃；

所述導電金屬材料具體為金、銀或銅；

所述非正定介質具體為石墨、二硫化鉬或磷酸鈦氧鉀；

構成所述填充介質的材料為對所述光憶阻器的使用頻段透明的材料，具體可為聚四氟乙烯，所述聚四氟乙烯位于微波頻段。

所述陶瓷顆粒的粒徑為1μm-2μm，介電常數為1-10000，介電損耗角正切低于0.1。

構成所述光憶阻的材料為陶瓷顆粒，所述光憶阻的形狀為立方體、球體；其中，所述立方體具體可為正方體或球體。所述正方體的邊長具體可為0.5mm-10mm，更具體可為2mm；所述球體的直徑具體可為0.5mm-10mm，更具體可為2mm。所述形狀為立方體或球體的光憶阻，可由CaTiO₃、SrTiO₃或BaTiO₃于1400℃-1450℃燒結后冷卻至室溫而得。

構成所述光憶阻的材料為導電金屬材料，所述光憶阻為導電金屬材料本體，且所述本體具有一缺口；電感L部分由所述導電金屬材料構成，電容C部分由所述缺口構成，且所述電感L部分的兩個端面作為所述電容C部分的電極。

所述本體的形狀為方形、圓形或Ω形。

所述光憶阻的個數不少于一個且構成所述光憶阻的材料為陶瓷顆粒或非正定介質時，所述光憶阻在所述波導內周期性排列，且相鄰兩光憶阻之間的間距相同。

所述周期性排列具體可為矩陣式排列。

另外，上述本發明提供的光憶阻片在制備光學器件中的應用及含有所述光憶阻片的光學器件，也屬于本發明的保護范圍。

本發明提供了一種能夠用于光路系統的波導式光憶阻片，其透射率在電磁場的加載下表現出有高低透射率的變化，并具有記憶效應。該波導式光憶阻片可以用作一種光學元器件，使現有的光路設計更富有功能性，能使光學產品，如矢量網絡分析儀等，向功能更豐富的方向發展，且便于插取。該波導式光憶阻片的制造方法簡單，成本低，具有重要的應用價值。

附圖說明

圖1為實施例1所得光憶阻片的結構示意圖

其中，1為填充介質；2為光憶阻；

圖2為光憶阻片一種典型的透射率-入射光功率曲線。

圖3為光憶阻片另一種典型的透射率-入射光功率曲線。

圖4為光憶阻片另一種典型的透射率-入射光功率曲線，此光憶阻行為表現出單向記憶性。

圖5為光憶阻片另一種典型的透射率-入射光功率曲線，此光憶阻行為表現出單向記憶性。

具體實施方式