[發明專利]基于鈦酸鍶復合材料的太赫茲吸波器與制備方法

在審

• 申請號: 202210977545.2
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115498420A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 文天龍;劉俊霄;文岐業;張岱南;鐘智勇;張懷武
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00;H01Q15/00;B41M1/12;B41M1/26;B41M7/00;G02F1/00;G02F1/01
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

一種基于鈦酸鍶復合材料的太赫茲吸波器與制備方法，屬于光電材料與器件技術領域。所述基于鈦酸鍶復合材料的太赫茲吸波器包括玻璃襯底，生長于玻璃襯底之上的ITO薄膜，位于ITO薄膜之上的介質超表面結構層；其中，介質超表面結構層由鈦酸鍶微粒和摻有金納米顆粒的PDMS復合得到，鈦酸鍶微粒均勻分散于摻有金納米顆粒的PDMS中，金納米顆粒、鈦酸鍶微粒和PDMS的質量比為0.01：132：46。本發明采用鈦酸鍶微粒和摻有金納米顆粒的PDMS的復合材料印刷得到介質超表面結構層，可通過控制鈦酸鍶微粒的體積比來調控復合材料的介電參數，得到的鈦酸鍶復合材料的介電常數實部和硅相當。

技術領域

本發明屬于光電材料與器件技術領域，具體涉及一種基于鈦酸鍶復合材料的太赫茲吸波器與制備方法。

背景技術

太赫茲(Terahertz，THz，1THz＝10¹²Hz)波段介于微波輻射與紅外光之間，廣義定義為0.1～30THz。如今，在光子學和微納米技術方面的創新為太赫茲的研究應用打開了大門。具有低光子能量、超大帶寬和強穿透能力的太赫茲波正在越來越廣泛的應用中找到用途：信息與通信技術、生物醫學成像、食品與農產品質量控制、全球環境監測以及國土安全等。盡管如此，常規的自然界材料在太赫茲波下的響應十分微弱，直接導致了太赫茲源、探測器和功能器件的匱乏，進而極大地限制了太赫茲領域研究的發展。太赫茲波段已被證明是最難捉摸的電磁光譜區域之一。

從歷史發展上看，太赫茲波的研究一直是在借鑒微波和光學領域中成熟的技術。在光學應用中，亞波長結構構成的超材料由于其表現出獨特的性質一直受到廣泛的關注。正是因為超材料的出現打破了常規自然界材料的限制——負折射率材料、平面透鏡和完美吸收體等，超材料的突破又將太赫茲研究推向了聚光燈下。傳統地，金屬結構被認為是制備超材料的基石，然而它們存在的一些缺陷限制了其應用。特別是當金屬與電磁波相互作用時會產生不可避免的歐姆損耗，顯著降低了金屬超材料的應用效率。解決這一問題的一種很有潛質的方法是利用高介電常數介質來代替金屬，特別是關于太赫茲頻段內全介質超表面的研究顯示了豐富的新特性。近年來，擁有較高折射率的硅被廣泛應用于太赫茲全介質超表面的設計。可是在通常情況下，一旦硅基超表面的幾何結構確定，其電磁響應一般是固定的。因此，對于主動可調制的全介質超表面的需求變得非常迫切。

鈦酸鍶作為一種具有高介電常數、低介電損耗以及可調諧等性質的鐵電材料，其在太赫茲全介質超表面領域的研究受到越來越多的重視。為制備鈦酸鍶超表面結構，目前普遍有兩種方法：激光刻蝕法和等離子體刻蝕法。盡管這兩種方法都能保證較高精度的圖案，但存在共同的缺點——制備成本昂貴。在精度和成本之間取得良好的平衡無疑是一個巨大的挑戰。

專利CN202010654965.8在2020年公開了一種可調諧太赫茲吸波器，所述太赫茲吸波器由金屬層、摻雜硅層、鈦酸鍶層、石墨烯層組成，通過改變溫度來調制鈦酸鍶的介電常數，實現了最高0.43％、59.6％的幅度調制深度以及0.11THz的頻移。所述吸波器采用微細加工工藝制備的成本較高，并且直接采用溫度調制方式，其響應速度較慢，設備安裝也較為繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于，針對背景技術存在的問題，提出了一種基于鈦酸鍶復合材料的太赫茲吸波器與制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于鈦酸鍶復合材料的太赫茲吸波器，包括：

玻璃襯底1；

ITO薄膜2，所述ITO薄膜生長于玻璃襯底1之上；

介質超表面結構層3，所述介質超表面結構層位于ITO薄膜之上；

其中，所述介質超表面結構層由鈦酸鍶微粒和摻有金納米顆粒的PDMS復合得到，其中鈦酸鍶微粒均勻分散于摻有金納米顆粒的PDMS中，金納米顆粒、鈦酸鍶微粒和PDMS的質量比為0.01：132：46；