[發明專利]一種太赫茲調制器及制備方法

在審

• 申請號: 202011402708.1
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112612147A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 毛淇;呂賜興;劉競博;朱云龍
• 申請（專利權）人: 季華實驗室
• 主分類號: G02F1/015
• 分類號: G02F1/015;G02F1/01
• 代理公司: 佛山市海融科創知識產權代理事務所(普通合伙) 44377
• 代理人: 陳志超;羅尹清

本發明公開一種太赫茲調制器及制備方法，所述太赫茲調制器包括砷化鎵基片和石墨烯薄膜；所述砷化鎵基片的一面刻蝕有類金字塔結構的突起；所述石墨烯薄膜覆蓋在砷化鎵基片具有類金字塔結構的突起的一面上。所述太赫茲調制器通過把高電阻率的砷化鎵基片刻蝕為金字塔結構，并在基片表面制備一層石墨烯薄膜，這樣在激光的作用下可以提高載流子的遷移率，達到對太赫茲波的快速調制。

技術領域

本發明涉及太赫茲波調制技術領域，主要涉及一種太赫茲調制器及制備方法。

背景技術

太赫茲波是指頻率范圍在0.1-10THz，相應的波長在3mm-30μm，介于毫米波和紅外光學之間的電磁波譜區域。隨著現代科學技術的發展，人們對毫米波和紅外光的研究不斷深入，其器件和應用技術日趨成熟，形成了毫米波和紅外光學兩大應用和研究領域。

在對太赫茲波進行使用時，需要對太赫茲波進行調制，對太赫茲波進行調制是指調整器件的太赫茲波透過率。作為太赫茲通信系統核心器件之一，太赫茲調制器的設計非常重要。太赫茲調制器功能是將包含信息的基帶信號調制到太赫茲載波，其主要參數有：調制深度、調制速度、調制帶寬。目前，此類器件的調制速度仍然較低，很難滿足太赫茲在通訊和成像領域應用的要求。傳統太赫茲調制器是以硅等其他電子遷移率較低的半導體材料作為調制媒質，導致電子在調制器中運動速度較慢，進而導致調制速度較低，無法滿足實際需求。因此，如何提升調制器的調制速度成為進一步發展太赫茲調制器技術的關鍵。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種太赫茲調制器及制備方法，通過對介質基板進行改進，旨在提高太赫茲調制器的調制效果。

本發明的技術方案如下：

一種太赫茲調制器，其中，包括砷化鎵基片和石墨烯薄膜；

所述砷化鎵基片的一面刻蝕有類金字塔結構的突起；

所述石墨烯薄膜覆蓋在砷化鎵基片具有類金字塔結構的突起的一面上。

所述的太赫茲調制器，其中，砷化鎵基片的電阻率為1000Ω.cm~5000Ω.cm。

所述的太赫茲調制器，其中，所述石墨烯薄膜為單層的石墨烯薄膜。

所述的太赫茲調制器，其中，砷化鎵基片的厚度為200~400微米，類金字塔結構的突起高度為1~20微米，類金字塔結構的突起直徑為1-30微米。

一種如上所述的太赫茲調制器的制備方法，其中，包括以下步驟：

1）將砷化鎵基片分別在丙酮、無水乙醇、去離子水溶液中用超聲波清洗；

2）制備1號液，將砷化鎵基片放入混合均勻的1號液中超聲波處理，取出并用去離子水清洗干凈；其中，1號液為雙氧水和濃鹽酸的混合液；

3）制備2號液，將砷化鎵基片放入混合均勻的2號液中超聲波處理，取出并用去離子水清洗干凈；其中，2號液為濃硫酸、去離子水、雙氧水的混合液；

4）制備BOE 緩沖液，將砷化鎵基片放入混合均勻的BOE緩沖液中；

5）將砷化鎵基片分別先后在無水乙醇、去離子水溶液中用超聲波清洗；

6）配置堿性刻蝕液：配置氫氧化鉀、異丙醇和去離子水的混合溶液；

7）在90-100℃恒溫水浴條件下，將砷化鎵基片放入堿性刻蝕液中，刻蝕時間設置為20-25分鐘，刻蝕完后，用去離子水沖洗，并用氮氣吹干；

8）將刻蝕好的砷化鎵金字塔基片上面轉移一層制備好的石墨烯薄膜并晾干。

所述的太赫茲調制器的制備方法，其中，步驟6），堿性刻蝕液中，每氫氧化鉀為3~8g配置20~50ml異丙醇和100~150ml 去離子水。

所述的太赫茲調制器的制備方法，其中，步驟1），在每種溶液中超聲波清洗的時間為10-20分鐘；

步驟2）和步驟3）中，超聲波處理時間均為 5~15 分鐘；