[发明专利]一种多层金属层结构电控太赫兹波开关

说明书

本发明公开了一种多层金属层结构电控太赫兹波开关。它包括基底层、二氧化硅层、多层金属结构阵列层。其中，多层金属结构阵列层由6×6个多层金属单元结构排列组成，多层金属单元结构又由上层矩形金属层、中间桥形金属层和下层楼梯形金属层组成。太赫兹信号垂直照射在太赫兹波开关时，当在上层矩形金属层与基底层之间无电压时，此时由于金属之间的不连续性使得开关上侧和下侧的感应电场和磁场的强度最弱，太赫兹波能通过，为“开”状态；当在上层矩形金属层与基底层之间施加电压时，中间桥形金属层发生偏转与下层楼梯形金属层相连接，此时消除了原来金属之间的不连续性，金属电子形成表面电流，从而在顶部产生相当大的电场和磁场，使太赫兹波被反射，表现为“关”状态。本发明具有结构简单紧凑，尺寸小，控制原理新颖，容易加工等优点。

技术领域

本发明涉及太赫兹波开关，尤其涉及一种多层金属层结构电控太赫兹波开关。

背景技术

近年来，处于宏观电子学到微观电子学过度区域的太赫兹技术是二十世纪80年代末发展起来的一种新技术。太赫兹波独特的频率范围(位于微波频段和光频段之间)覆盖了多数大分子物质的分子振动和转动光谱，因此多数大分子物质在太赫兹频段无论其吸收谱、反射谱还是发射谱都具有明显的指纹谱特性，这一点是微波所不具备的。太赫兹波辐射源与检测手段突飞猛进的进步促进了相关器件功能的悄然兴起。因此太赫兹技术以及太赫兹器件的研究逐渐成为世界范围内广泛研究的热点。

太赫兹系统主要由辐射源、探测器件和各种功能器件组成。在实际应用中，由于应用环境噪声以及应用需要的限制等，需控制太赫兹波系统中的太赫兹波的通断，因而太赫兹波开关是一类十分重要的功能器件。当前国内外研究的并提出过的太赫兹波开关结构主要基于光子晶体、表面等离子体等结构，这些结构往往很复杂，而且在实际制作过程中困难重重，成本较高，对加工工艺和加工环境要求也高。所以迫切需要提出结构简单、尺寸小、便于加工制作的太赫兹波开关来支撑太赫兹波应用领域的发展。因此，本发明利用多层金属结构重组来实现对太赫兹波开断的控制。

发明内容

本发明为了克服现有技术不足，提供一种多层金属层结构电控太赫兹波开关。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

多层金属层结构电控太赫兹波开关，其包括基底层、二氧化硅层、多层金属结构阵列层；基底层上依次设有二氧化硅层和多层金属结构阵列层；多层金属结构阵列层由6×6个多层金属单元结构阵列排布而成，多层金属单元结构由上层矩形金属层、中间桥形金属层和下层楼梯形金属层从下至上依次叠加而成，下层楼梯形金属层由两个矩形金属块、两条侧边矩形金属条和若干第一中间矩形条组成，两条侧边矩形金属条平行设置于二氧化硅层上，每条侧边矩形金属条上间隔固定有若干条第一中间矩形条，两条侧边矩形金属条上的第一中间矩形条成对设置且每对第一中间矩形条之间具有间隙，两个矩形金属块分别设置于下层楼梯形金属层的两端；中间桥形金属层由第二中间矩形条和固定在第二中间矩形条两端的第一开孔矩形环组成，且在太赫兹波开关不工作时，两个第一开孔矩形环分别非固定式放置于两个矩形金属块上，第二中间矩形条与下方的下层楼梯形金属层不直接接触；上层矩形金属层由第三中间矩形条和第二开孔矩形环组成，第三中间矩形条放置于第二中间矩形条上，两个第二开孔矩形环分别放置在第三中间矩形条的两端，且第三中间矩形条与第二开孔矩形环不接触；每个多层金属单元结构下方的基底层主体顶面上均排列有一个齿型凸起，每个齿型凸起中包括6个纵向长方体和5个横向长方体，6个纵向长方体直线排列，相邻两个纵向长方体之间通过1个横向长方体连接；每个多层金属单元结构下方的二氧化硅层上开设有与齿型凸起配合的齿型槽孔，每个齿型凸起嵌入一个齿型槽孔中。太赫兹信号垂直照射在太赫兹波开关时，当在上层矩形金属层与基底层之间无电压时，此时由于金属之间的不连续性使得开关上侧和下侧的感应电场和磁场的强度最弱，太赫兹波能通过，为“开”状态；当在上层矩形金属层与基底层之间施加电压时，中间桥形金属层发生偏转并产生向下弯曲的形变，与下层楼梯形金属层相连接，此时消除了原来金属之间的不连续性，金属电子形成表面电流，从而在顶部产生相当大的电场和磁场，使太赫兹波被反射，表现为“关”状态。