[發明專利]一種圖案化SiC微細結構及其應用

有效

• 申請號: 202110768585.1
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113497361B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 王維;劉婉莎;謝春曉;楊為佑;孫振忠
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00;B82Y30/00;G01J3/42
• 代理公司: 東莞市匯橙知識產權代理事務所(普通合伙) 44571
• 代理人: 黎敏強

本發明涉及一種圖案化SiC微細結構及其應用。該圖案化SiC微細結構為在6H?SiC晶片基板上的圖案化金膜上生長的SiC納米針陣列，納米針垂直于金膜的表面，具有漸縮的竹節狀幾何形狀以及尖銳的尖端。納米針長為0.1?100μm，根部直徑約為180nm，尖端直徑約為10nm。該圖案化SiC微細結構作為太赫茲吸波材料。本發明的圖案化SiC微細結構太赫茲吸波材料具有增強的吸波性能,且對入射角度不敏感。

技術領域

本發明涉及一種SiC太赫茲吸波材料及其應用，尤其涉及一種圖案化SiC微細結構及其應用。

背景技術

太赫茲技術在無損檢測、安全、通信、感應方面有著快速的發展和應用。該應用不僅需要高有效的太赫茲源和高度敏感性的濾波檢測器，也需要高吸收效率、尺寸較小的寬帶太赫茲吸波材料。近年來，超材料吸波器作為一種人工結構，具有高吸收效率、亞波長尺度的厚度和可調節的電磁共振響應等優點，成為研究的熱點。目前，大多數超材料吸波器普遍采用金屬-介質-金屬的微結構陣列，雖然具有“完美吸收”，但是吸收帶寬普遍較窄，大大限制了其吸波應用。

為了實現寬帶吸波超材料器件，一種方法是在平面內中引入多個諧振單元，從而實現多個共振峰。然而平面內可以集成的諧振單元的數量有限，因此這種方法往往并不能顯著拓展工作帶寬。另一種方法是尺寸漸變的多個諧振單元垂直地疊加成金字塔形、臺階形或圓錐形的金屬-介質多層膜堆疊結構，從而突破集成的諧振單元的數量，實現拓展工作帶寬。然而，這類材料由于需要的膜結構多、結構復雜，顯著增大了實際制備的難度。

發明內容

針對背景技術所存在的問題，本發明的目的在于提供了一種具有制備簡單特性和寬帶太赫茲吸波性能的圖案化SiC微細結構。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種圖案化SiC微細結構，是在6H-SiC晶片基板上的圖案化金膜表面垂直生長的SiC納米針陣列。SiC納米針陣列中的納米針長0.1-100μm，根部直徑約為200nm，尖端的直徑約為10nm。

本發明SiC微細結構的SiC納米針，具有漸縮的竹節狀幾何形狀以及尖端，在形貌上與納米帶、納米線等有明顯差別。在這些形貌中，漸縮的類似竹節狀或竹子形狀的納米針結構更有利于提高太赫茲波吸波性能。

在上述的SiC微細結構中，圖案化金膜為n n周期排列的幾何圖案，幾何圖案與遮罩鏤空部分一致。

在上述的SiC微細結構中，納米針的相成分為3C-SiC。

在上述的SiC微細結構中，納米針為單晶結構。

圖案化SiC微細結構的制備方法包括以下步驟：：(1)將6H-SiC晶片基板在真空中用遮罩沉積得到50-200nm厚的圖案化Au膜，Au膜用作生長SiC納線陣列的催化劑；(2)將覆蓋有金膜的SiC晶片放在聚脲硅氮烷粉末上并置于真空爐中，在10^-4Pa量級的真空下，以20-40℃/min的速率將爐加熱至1400℃-1500℃進行熱解，然后隨爐冷卻至環境溫度，得到圖案化SiC微細結構。

在上述的SiC微細結構中，聚脲硅氮烷粉末還可以是其他包含Si和C元素的有機前軀體，以聚脲硅氮烷為最優選。

發明的另一個目的在于提供一種圖案化SiC微細結構的應用，該圖案化SiC微細結構作為太赫茲吸波材料。

在上述的一種圖案化SiC微細結構的應用中，在圖案化金膜與6H-SiC晶片基板構成的多諧振單元太赫茲吸波單元，其上的圖案化SiC微細結構能有效展寬太赫茲波吸波的工作帶寬，且對入射角度不敏感。

與現有技術相比，本發明具有以下幾個優點：

1、本發明實現了圖案化SiC微細結構太赫茲波吸波材料的制備。