[發(fā)明專利]一種雙層凹型結(jié)構(gòu)太赫茲環(huán)偶極子超材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810508760.1
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108565558B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王爽;朱劍宇;王晨
• 申請（專利權(quán)）人: 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q1/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 曹玉平

1.一種雙層凹型結(jié)構(gòu)太赫茲環(huán)偶極子超材料，其特征是：超材料是由兩個(gè)方向相反的凹型結(jié)構(gòu)重復(fù)獲得，在介質(zhì)中和介質(zhì)層上設(shè)置有對稱排列的兩層凹型結(jié)構(gòu)的金屬層；每層金屬層的排列形狀為：一排中相鄰兩個(gè)凹型的開口方向相反，上下排結(jié)構(gòu)一致；以相鄰兩個(gè)凹型的幾何中心為原點(diǎn)，中心對稱的兩個(gè)相反凹形金屬結(jié)構(gòu)均相距-5μm～30μm，并且凹形結(jié)構(gòu)的外部長度和寬度分別為150μm～155μm和77μm～83μm，凹形結(jié)構(gòu)內(nèi)部的長和寬范圍分別為92μm～132μm和68μm～51.5μm；厚度為0.2μm～0.6μm；所有凹形金屬結(jié)構(gòu)尺寸相同，距離相等；凹型結(jié)構(gòu)的第一金屬層與第一介質(zhì)底層距離為3μm～10μm；第二介質(zhì)層正反兩側(cè)排列的兩排凹型結(jié)構(gòu)的金屬層的距離為15μm～30μm。

2.如權(quán)利要求1所述的雙層凹型結(jié)構(gòu)太赫茲環(huán)偶極子超材料，其特征是：以超材料相鄰兩個(gè)凹型的幾何中心為原點(diǎn)，中心對稱的兩個(gè)相反凹形金屬結(jié)構(gòu)均相距0μm～20μm，并且凹形結(jié)構(gòu)的外部長度和寬度分別為151μm～153μm和79μm～81μm，凹形結(jié)構(gòu)內(nèi)部的長和寬范圍分別為100μm～128μm和67.5μm～54.5μm；厚度為0.3μm～0.5μm；凹型結(jié)構(gòu)的第一金屬層與第一介質(zhì)底層距離為4μm～8μm；第二介質(zhì)層正反兩側(cè)排列的兩排凹型結(jié)構(gòu)的金屬層的距離為18μm～27μm。

3.一種如權(quán)利要求1或2所述的雙層凹型結(jié)構(gòu)太赫茲環(huán)偶極子超材料的制備方法，其特征在于，采用“介質(zhì)-金屬-介質(zhì)-金屬”的光刻法和真空熱蒸鍍法；包括如下步驟：

(1)第一層聚酰亞胺介質(zhì)制備：使用甩膠機(jī)將聚酰亞胺酸涂在已經(jīng)處理好的硅片上，將樣品放入高溫烘箱內(nèi)進(jìn)行薄膜的亞胺化；獲得第一介質(zhì)層；

(2)第一層金屬制備：將光刻膠甩到制備的聚酰亞胺介質(zhì)上，再將樣品放入真空熱板上預(yù)烘烤后聚酰亞胺介質(zhì)上的光刻膠厚度為1～5μm；然后，將掩模板涂了膠的聚酰亞胺介質(zhì)的正確位置對準(zhǔn)；樣品放在曝光機(jī)中，光刻膠壓在結(jié)構(gòu)掩模板下曝光；再將樣品放入烤箱中烘烤，使光刻膠進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以使曝光的圖形均勻化；將烘烤后的樣品置于顯影液中顯影，從顯影液中取出然后沖洗吹干的樣品放入烤箱中烘烤，使殘留在樣品上的顯影液蒸發(fā)，固化光刻膠的圖形；用真空熱蒸鍍的方法在光刻膠層表面鍍上一層大于兩倍趨膚深度的金屬膜；無光刻膠的地方金屬直接鍍在介質(zhì)層上，將蒸鍍好的樣品浸泡在丙酮溶液中，光刻膠溶解并將其上的金屬帶走，而直接鍍在介質(zhì)層上的金屬則留下，形成金屬圖形陣列；此時(shí)獲得的第一金屬層是正反兩個(gè)凹形金屬交替排列的、多排的金屬結(jié)構(gòu)；所有正反的有凹形金屬結(jié)構(gòu)尺寸相同，距離相等；

(3)第二層聚酰亞胺制備：在與第一介質(zhì)層位置對準(zhǔn)一致，使用甩膠機(jī)將聚酰亞胺酸涂在已經(jīng)制備完畢的第一金屬層上，之后將樣品放入高溫烘箱內(nèi)進(jìn)行薄膜的亞胺化工藝，獲得第二介質(zhì)層；

(4)第二層金屬制備：甩膠機(jī)將光刻膠甩到制備的第二介質(zhì)層上，完成與步驟(2)一致的工藝步驟；獲得與第一金屬層一致的金屬結(jié)構(gòu)。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述亞胺化工藝條件為：將涂好聚酰亞胺酸的硅片由室溫加熱至90～110℃，保持25～35min；加熱至190～210℃，保持25～35min；加熱至290～310℃，保持25～35min；最后，加熱至330～365℃，并保持50～90min。

5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是甩膠機(jī)以2500～3500rpm的速度轉(zhuǎn)15～45秒。

6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是樣品放入真空熱板上在110～120℃下加熱3～8min。

7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是樣品放在曝光機(jī)中，光刻膠壓在結(jié)構(gòu)掩模板下曝光，曝光時(shí)間15～45秒。

8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是樣品放入烤箱中在110～120℃下烘烤3～8min。

9.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是樣品置于顯影液中顯影15～45秒。

10.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是蒸鍍的真空環(huán)境要高于5×10^-5mB，蒸鍍速率7～15nm/s。