[發明專利]一種新型太赫茲動態可調光柵及其制備方法

在審

• 申請號: 202010013345.6
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111123422A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 吳敬波;蔡佳成;陳本紋;張彩虹;金飚兵;陳健;吳培亨
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;C23C14/58;C23C14/35;C23C14/08
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產權代理事務所(普通合伙) 32235
• 代理人: 秦蕾

本發明公開了一種新型太赫茲動態可調光柵，包括S_iO₂基片，生長在所述S_iO₂基片上的VO₂線柵結構。本發明還公開了上述太赫茲動態可調光柵的制備方法和調制方法。本發明結構簡單，使用過渡金屬氧化物二氧化釩(VO₂)薄膜，并加工成線柵結構，利用VO₂絕緣體?金屬相變特性，實現了太赫茲反射鏡到光柵的功能切換。器件調制簡單快捷，工作頻帶寬。

技術領域

本發明屬于太赫茲波調控技術領域，特別涉及一種新型太赫茲動態可調光柵及其制備方法。

背景技術

太赫茲技術在過去二十多年飛速發展，在高速無線通信、太赫茲成像、安全檢測、天文等等領域有廣闊的應用前景。高效寬帶的太赫茲波束調控和分光器件是太赫茲通信、光譜分析系統中的核心元件。

近年來，基于主動調控超材料的太赫茲波束調控技術迅速發展，通過在金屬諧振結構上集成可調諧材料，并改變溫度、磁場或光泵可以實現對太赫茲波的調制，但大多調控器件制作工藝復雜、工作頻帶窄。通常用于太赫茲分光的光柵采用金屬線柵結構，這種太赫茲光柵無法實現動態調控。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種以VO₂材料為主的新型太赫茲動態可調光柵及制備方法。本發明結構簡單，通過VO₂材料隨溫度相變的特性，使光柵具有可調諧性，實現對太赫茲波束的方向調控，以及對不同頻率太赫茲波的分光，調制方法簡單快捷，工作帶寬高。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用的第一種技術方案為一種新型太赫茲動態可調光柵，包括SiO₂基片，生長在所述SiO₂基片上的VO₂薄膜線柵結構。

本發明采用的第二種技術方案為一種新型太赫茲動態可調光柵的制備方法，包括如下步驟：(1)在SiO₂基片上采用反應磁控濺射法生長VO₂薄膜；(2)在已生長VO₂薄膜的所述SiO₂基片上，旋涂光刻膠AZ1500；(3)紫外曝光與顯影：在光刻機上放置涂好光刻膠AZ1500的SiO₂基片和掩模版并對準，所述掩膜版的結構為線柵結構，曝光后用正膠顯影液進行顯影，然后進行后烘；(4)使用反應離子刻蝕工藝刻蝕出線柵結構，用丙酮清洗掉殘留的光刻膠，并用酒精和去離子水清洗后烘干。

本發明采用的第三種技術方案為一種新型太赫茲動態可調光柵的調制方法，包括以下步驟：

1)將所述新型太赫茲動態可調光柵固定于尺寸相當的加熱板上；

2)將所述加熱板通過感溫線和加熱線與高精度溫度控制器連接；

3)將所述加熱板和所述新型太赫茲動態可調光柵固定在角度可調的太赫茲時域光譜系統中，太赫茲發射天線固定在某一角度入射，通過通過控溫臺將樣品溫度分別偏置在室溫和62℃不同溫度下，即可實現太赫茲平面反射和光柵功能的切換。

有益效果：本發明結構簡單，使用過渡金屬氧化物二氧化釩(VO₂)，器件制備和調制簡單快捷，可以實現太赫茲反射鏡和光柵的動態切換。所述太赫茲動態可調光柵具有良好的分光效果，可以在寬頻帶內實現太赫茲波束偏轉控制。

附圖說明

圖1為本發明新型太赫茲動態可調光柵的結構示意圖；

圖2為本發明新型太赫茲動態可調光柵的測試樣例的VO₂電導率隨溫度的變化圖；

圖3為本發明新型太赫茲動態可調光柵的測試樣例的不同溫度的歸一化反射系數圖；