[發明專利]基于anapole模式的可動態調控的石墨烯超材料太赫茲器件及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010163345.4
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111352175B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 時彥朋;劉笑宇;劉自正;花明;王陸堯
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00;G02F1/00;G02F1/355
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

1.一種基于anapole模式的可動態調控的石墨烯超材料太赫茲器件，其特征在于，主要包括周期結構的單層超材料；所述單層超材料為圓環結構，其由兩個對稱設置的金屬材質的半圓形分裂環組成，每個分裂環均由環體和延伸臂組成，所述延伸臂從環體開始向環體的圓心方向延伸；兩個分裂環之間設置有一條開口，所述開口貫穿兩個半圓形分裂環組成的圓環結構的直徑，且延伸臂垂直開口；所述環體和延伸臂處的開口中填充有石墨烯。

2.如權利要求1所述的基于anapole模式的可動態調控的石墨烯超材料太赫茲器件，其特征在于，所述環體處的開口寬度為0.5μm-10μm，延伸臂處的開口寬度為0.5μm-10μm。

3.如權利要求1所述的基于anapole模式的可動態調控的石墨烯超材料太赫茲器件，其特征在于，所述石墨烯的寬度和開口寬度一致，石墨烯長度為0.5μm-10μm。

4.如權利要求1所述的基于anapole模式的可動態調控的石墨烯超材料太赫茲器件，其特征在于，所述圓環結構的直徑為10μm-100μm；

或者，所述周期結構的單層超材料的厚度為1μm-10μm；

或者，所述周期性排列的分裂環的周期為10μm-100μm，且兩個相鄰分裂環邊緣之間的距離為5μm-50μm。

5.如權利要求1-4任一項所述的基于anapole模式的可動態調控的石墨烯超材料太赫茲器件，其特征在于，所述分裂環的材質為Au、Al、Ag、Pt、Cu中的任意一種。

6.權利要求1-5任一項所述的基于anapole模式的可動態調控的石墨烯超材料太赫茲器件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)利用機械旋涂法在高阻硅上旋涂一層光刻膠，烘干、冷卻后進行曝光、顯影和定影工藝，形成所述周期結構的光刻膠掩膜結構，周期結構中的每個單元結構均由兩個對稱設置的半圓形分裂環組成，兩個分裂環之間形成有一條開口，所述開口貫穿兩個半圓形分裂環組成的圓環結構的直徑，且延伸臂垂直開口；

(2)利用材料生長工藝在步驟(1)所得所述周期結構的光刻膠掩膜結構上淀積金屬，完成后剝離金屬，并去除光刻膠，清洗后吹干，獲得圖形化的金屬材質的所述圓環結構；

(3)將石墨烯轉移到上述圖形化的金屬材質圓環結上，然后利用機械旋涂法在石墨烯表面上旋涂一層光刻膠，烘干、冷卻后進行曝光、顯影和定影，獲得石墨烯帶的光刻膠掩膜結構；

(4)對步驟(3)的石墨烯帶的光刻膠掩膜結構進行氧等離子刻蝕，以刻蝕掉沒有被光刻膠掩膜的石墨烯，然后除去光刻膠掩膜，清洗后吹干，即得。

7.權利要求6所述的基于anapole模式的可動態調控的石墨烯超材料太赫茲器件的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述機械旋涂法的步驟為：先以450-550r/min的轉速旋涂15-25s，然后以3900-4100r/min的轉速旋涂55-65s，再以450-550r/min的轉速旋涂15-25s；

或者，步驟(1)中，所述烘干的條件為：在100-105℃下烘55-65秒；

或者，步驟(1)和(3)中，所述光刻膠均為SU-8光刻膠、PMMA光刻膠、AZ光刻膠中的任意一種。