[發明專利]銻化銦薄膜太赫茲超表面及其熱調諧方法、制備方法

有效

• 申請號: 201910149416.2
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109683213B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 楊大全;張超;李小剛;蘭楚文
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00;G02F1/00
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 張函;王春偉

本發明實施例提供了一種銻化銦薄膜太赫茲超表面及其熱調諧方法、制備方法，通過將太赫茲超表面設置為矩形基板層，柱陣列結構層，以及銻化銦薄膜三層結構，能夠實現在溫度改變時，銻化銦薄膜的介電常數隨之改變，從而使本發明實施例的太赫茲超表面的共振頻率發生改變，因此，本發明實施例的太赫茲超表面能夠通過改變溫度改變共振頻率，同時增加太赫茲波共振頻率的調諧范圍，并且，本發明實施例的太赫茲超表面制備方法簡單，適合廣泛地應用于光電制造領域，從而提高太赫茲超表面的應用范圍。

技術領域

本發明涉及太赫茲波技術領域，特別是涉及一種銻化銦薄膜太赫茲超表面及其熱調諧方法、制備方法。

背景技術

太赫茲波又稱THz射線，是指頻率在0.1THz到10THz范圍的電磁波，太赫茲波在傳感、成像、生物醫學等領域都有著廣泛的應用。然而，與紅外線或者微波相比，太赫茲波的發展相對緩慢，這是因為在自然界中很難找到能夠直接用于檢測太赫茲的材料。不過，隨著超材料的出現與發展，這個問題逐漸得到了解決。超材料是具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料。其中，超表面便是一種二維等效超材料。超表面是一種周期性人工結構，其結構單元尺寸遠小于工作波長。超表面能夠通過改變其幾何尺寸，而對不同頻率的電磁波產生響應。更重要的是，超表面對于太赫茲波有著獨特的響應，目前已經有多種超表面結構，例如：完美吸收體，磁鏡，寬帶反射器等。

現有的超表面通常利用彈性材料，石墨烯、液晶、鈦酸鍶、相變氧化物等材料來進行工作頻率的調控，雖然現有的超表面能夠實現對太赫茲波的檢測與調諧，但是，由上述材料實現的超表面調控，其調諧原理為通過改變超表面的電壓或機械壓力等而改變太赫茲的共振頻率。例如，通過電壓調諧由液晶制成的超表面，通過機械壓力調諧由彈性材料制成的超表面，但是，受限于液晶材料的電壓可調范圍，上述電壓調諧方法存在調諧范圍小的問題，并且，機械壓力調諧方法存在容易使材料變形甚至損壞的問題。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種銻化銦薄膜太赫茲超表面及其熱調諧方法、制備方法，以實現增加太赫茲波共振頻率的調諧范圍，進而增加超表面的工作范圍和應用場景。具體技術方案如下：

第一方面，本發明實施例提供了一種基于銻化銦薄膜的太赫茲超表面，包括：矩形基板層，柱陣列結構層，以及銻化銦薄膜，其中，所述柱陣列結構層中的各柱狀陣列結構體排列于所述矩形基板層上，所述銻化銦薄膜覆蓋于所述柱狀陣列結構體的上表面以及所述矩形基板層的上表面。

可選的，所述矩形基板層的材料為聚二甲基硅氧烷，所述柱陣列結構層的材料為硅。

可選的，所述矩形基板層的厚度為6～10μm；所述柱狀陣列結構體的半徑為60～70μm，所述柱狀陣列結構體的厚度為55～65μm；所述銻化銦薄膜的厚度為110～600nm。

可選的，所述太赫茲超表面的共振頻率隨溫度升高而增加。

可選的，所述太赫茲超表面的共振頻率隨所述銻化銦薄膜厚度的增加而增加。

第二方面，本發明實施例提供了一種基于銻化銦薄膜的太赫茲超表面的熱調諧方法，應用于第一方面所述的基于銻化銦薄膜的太赫茲超表面，包括：

將所述太赫茲超表面加熱至不同的溫度；

利用太赫茲波照射處于不同溫度下的所述太赫茲超表面，得到不同的共振頻率；

基于所述不同的共振頻率，確定所述太赫茲超表面的工作頻率范圍。

可選的，所述太赫茲波的照射方法為垂直照射于所述太赫茲超表面的表面。

第三方面，本發明實施例還提供了一種基于銻化銦薄膜的太赫茲超表面的制備方法，包括：

在矩形基板層上鋪設硅層；

利用光刻法在所述硅層上刻蝕出柱狀陣列結構體，得到柱陣列結構層；