[發明專利]基于鈉摻雜氧化鋅納米簇的太赫茲波開關

在審

• 申請號: 201810875772.8
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109037859A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 李九生;鄧玉強
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H01P1/10
• 分類號: H01P1/10;G02F1/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于鈉摻雜氧化鋅納米簇的太赫茲波開關。它包括硅基底層、二氧化硅膜層和鈉摻雜氧化鋅納米簇層。硅基底層位于最底層，二氧化硅膜層位于中間層，頂層則為鈉摻雜氧化鋅納米簇層，太赫茲信號在鈉摻雜氧化鋅納米簇層正上方從幾何中心處垂直輸入，依次經過二氧化硅膜層和硅基底層后垂直輸出，紫外光在鈉摻雜氧化鋅納米簇層上方輸入，通過改變紫外光的強度來控制太赫茲波的透過率，進而實現太赫茲波開關的功能，本發明具有控制原理簡單，控制效果良好，結構簡單，材料新穎等優點。

技術領域

本發明涉及太赫茲波開關，尤其涉及一種基于鈉摻雜氧化鋅納米簇的太赫茲波開關。

背景技術

太赫茲技術是二十世紀80年代末發展起來的一種新技術。太赫茲波獨特的頻率范圍（位于微波頻段和光頻段之間）覆蓋了多數大分子物質的分子振動和轉動光譜，因此多數大分子物質在太赫茲頻段無論其吸收譜、反射譜還是發射譜都具有明顯的指紋譜特性，這一點是微波所不具備的。太赫茲脈沖光源與傳統光源相比具有很多獨特的性質，如：瞬態性、低能性等，這些特點決定了太赫茲技術在工業應用領域、醫學領域、通信領域以及生物等領域中有相當重要的應用前景。因此太赫茲技術以及太赫茲器件的研究逐漸成為世界范圍內廣泛研究的熱點。

太赫茲系統主要由輻射源、探測器件和各種功能器件組成。然而現有的太赫茲波開關大都存在著結構復雜、成本高、控制效率低等諸多缺點。所以迫切需要提出控制原理簡單，控制效果良好，結構簡單，材料新穎的太赫茲波開關來促進太赫茲技術的發展。

發明內容

本發明提供一種基于鈉摻雜氧化鋅納米簇的太赫茲波開關，技術方案如下：

基于鈉摻雜氧化鋅納米簇的太赫茲波開關包括硅基底層、二氧化硅膜層和鈉摻雜氧化鋅納米簇層，硅基底層位于最底層，二氧化硅膜層位于中間層，頂層則為鈉摻雜氧化鋅納米簇層，太赫茲信號在鈉摻雜氧化鋅納米簇層正上方從幾何中心處垂直輸入，依次經過二氧化硅膜層和硅基底層后垂直輸出，紫外光在鈉摻雜氧化鋅納米簇層上方輸入，通過改變紫外光的強度來控制太赫茲波的透過率，進而實現太赫茲波開關的功能。

上述方案可采用如下優選方式：

所述的硅基底層形狀為正方形，邊長為1.5cm~2cm，厚度為300μm~500μm；二氧化硅膜層形狀為正方形，邊長為1.5cm~2cm，厚度為50nm~100nm；鈉摻雜的氧化鋅納米簇厚度為150nm~200nm。

本發明具有控制原理簡單，控制效果良好，結構簡單，材料新穎等優點。

附圖說明

圖1是基于鈉摻雜氧化鋅納米簇太赫茲開關三維示意圖；

圖2是實施例1基于鈉摻雜氧化鋅納米簇的太赫茲波開關的性能曲線圖。

具體實施方式

如圖1所示，基于鈉摻雜氧化鋅納米簇的太赫茲波開關包括硅基底層、二氧化硅膜層和鈉摻雜氧化鋅納米簇層。硅基底層位于最底層，二氧化硅膜層位于中間層，頂層則為鈉摻雜氧化鋅納米簇層，太赫茲信號在鈉摻雜氧化鋅納米簇層正上方從幾何中心處垂直輸入，依次經過二氧化硅膜層和硅基底層后垂直輸出，紫外光在鈉摻雜氧化鋅納米簇層上方輸入，通過改變紫外光的強度來控制太赫茲波的透過率，進而實現太赫茲波開關的功能。

所述的硅基底層形狀為正方形，邊長為1.5cm~2cm，厚度為300μm~500μm；二氧化硅膜層形狀為正方形，邊長為1.5cm~2cm，厚度為50nm~100nm；鈉摻雜的氧化鋅納米簇厚度為150nm~200nm。

實施例1

基于鈉摻雜氧化鋅納米簇的太赫茲波開關：

如圖1所示，本實施例中，基于鈉摻雜氧化鋅納米簇的太赫茲波開關的結構和各部件形狀如上所述，因此不再贅述。但各部件的具體參數如下：開關的硅基底層形狀為正方形，邊長為2cm，厚度為500μm；二氧化硅膜層形狀為正方形，邊長為2cm，厚度為100nm；鈉摻雜的氧化鋅納米簇厚度為200nm。基于鈉摻雜氧化鋅納米簇的太赫茲波開關的各項性能指標采用COMSOL Multiphysics軟件進行測試，太赫茲信號在鈉摻雜氧化鋅納米簇層正上方從幾何中心處垂直輸入，依次經過二氧化硅膜層和硅基底層后垂直輸出，紫外光在鈉摻雜氧化鋅納米簇層上方輸入。圖2為太赫茲波開關的傳輸曲線，可以看到，在頻率f=1THz處，當外加紫外光強度為1mW時，太赫茲波的傳輸效率為93.5%；當外加紫外光強度為3mW時，太赫茲波的傳輸效率為51.2%；當外加紫外光強度為5mW時，太赫茲波的傳輸效率為9.2%。太赫茲波開關定義如下：當外加紫外光強度為1mW時，太赫茲波傳輸效率為93.5%時，此時為太赫茲波開關“開”狀態；當外加紫外光強度為5mW時，太赫茲波傳輸效率為9.2%時，此時為太赫茲波開關“關”狀態。通過改變外加紫外光強度在1mW和5mW之間切換，利用所提出結構就可以實現太赫茲波開關功能。