[發明專利]可切換吸收與濾波的太赫茲控制器及其方法

有效

• 申請號: 202110035610.5
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112886257B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 李九生;黎哲文
• 申請（專利權）人: 之江實驗室;中國計量大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種可切換吸收與濾波的太赫茲控制器，其特征在于，它包括N×N個正方形周期單元結構(1)，N為大于0的自然數，N×N個正方形周期單元結構(1)在平面上連續拼接；每個正方形周期單元結構(1)從上往下依次包括復合結構層(2)、介質層(3)和碲化鍺層(4)；其中，頂層的復合結構層(2)位于介質層(3)上方，介質層(3)下方為碲化鍺層(4)；復合結構層(2)由矩形開口環(5)、矩形豎條(6)、第一碲化鍺嵌入條(7)、第二碲化鍺嵌入條(8)和第三碲化鍺嵌入條(9)組成，其中矩形開口環(5)和矩形豎條(6)均為金屬材質，矩形開口環(5)開口朝向矩形豎條(6)，矩形開口環(5)的開口處由所述第一碲化鍺嵌入條(7)封閉；矩形開口環(5)與矩形豎條(6)之間通過所述第二碲化鍺嵌入條(8)和第三碲化鍺嵌入條(9)連接，矩形開口環(5)、第二碲化鍺嵌入條(8)、矩形豎條(6)和第三碲化鍺嵌入條(9)的外輪廓圍合成一個矩形輪廓；通過調控溫度改變太赫茲控制器中碲化鍺材料的介電常數和電導率，實現太赫茲控制器吸收與濾波的功能切換。

2.如權利要求1所述的可切換吸收與濾波的太赫茲控制器，其特征在于，所述的矩形開口環(5)的材料為金，厚度為0.2μm～0.5μm；矩形開口環(5)由金屬線圍成帶有開口的矩形，矩形的長度為90μm～110μm，寬度為50μm～70μm，金屬線寬為18μm～22μm，所述開口的跨度為46μm～50μm。

3.如權利要求1所述的可切換吸收與濾波的太赫茲控制器，其特征在于，所述的矩形豎條(6)的長度為90μm～110μm，寬度為18μm～22μm，厚度為0.2μm～0.5μm。

4.如權利要求1所述的可切換吸收與濾波的太赫茲控制器，其特征在于，所述的第一碲化鍺嵌入條(7)的材料為碲化鍺，其形狀為矩形，長度為46μm～50μm，寬度為18μm～22μm，厚度為0.2μm～0.5μm。

5.如權利要求1所述的可切換吸收與濾波的太赫茲控制器，其特征在于，所述的第二碲化鍺嵌入條(8)的材料為碲化鍺，其形狀為正方形，長度和寬度均為8μm～12μm，厚度為0.2μm～0.5μm。

6.如權利要求1所述的可切換吸收與濾波的太赫茲控制器，其特征在于，所述的第三碲化鍺嵌入條(9)的材料為碲化鍺，其形狀為正方形，長度和寬度均為8μm～12μm，厚度為0.2μm～0.5μm。

7.如權利要求1所述的可切換吸收與濾波的太赫茲控制器，其特征在于，所述的介質層(3)的材料為石英，其形狀為正方形，長度和寬度均為110～130μm，厚度為14～18μm。

8.如權利要求1所述的可切換吸收與濾波的太赫茲控制器，其特征在于，所述的碲化鍺層(4)的材料為碲化鍺，其形狀為正方形，長度和寬度均為110～130μm，厚度為0.8～1.2μm。

9.一種利用如權利要求1～8任一所述太赫茲控制器的可切換吸收與濾波的太赫茲控制方法，其特征在于，通過調控溫度改變太赫茲控制器中碲化鍺材料的介電常數和電導率，實現太赫茲控制器吸收與濾波的功能切換：

當太赫茲控制器中所有碲化鍺材料溫度為25℃時，第一碲化鍺嵌入條(7)、第二碲化鍺嵌入條(8)、第三碲化鍺嵌入條(9)與碲化鍺層(4)均為非晶態，太赫茲控制器實現三頻帶帶阻濾波功能，3dB帶寬分別為0.28THz、0.45THz與0.25THz；

當對碲化鍺層(4)加熱至250℃其余碲化鍺材料溫度依然為25℃時，碲化鍺層(4)由非晶態轉變為晶態，太赫茲控制器實現三頻點吸收功能，在0.46THz、0.74THz以及1.27THz頻率處的吸收率分別為96.3％、95.7％與99.7％；

當同時對第一碲化鍺嵌入條(7)、第二碲化鍺嵌入條(8)、第三碲化鍺嵌入條(9)與碲化鍺層(4)加熱至250℃時，第一碲化鍺嵌入條(7)、第二碲化鍺嵌入條(8)、第三碲化鍺嵌入條(9)與碲化鍺層(4)均為晶態，太赫茲控制器實現單頻點吸收功能，在0.6THz頻率處的吸收率為99.2％。