[发明专利]一种基于全介质的光可调双带太赫兹吸收器及制作方法

说明书

本发明公开了一种基于全介质的光可调双带太赫兹吸收器，以正方体为衬底层，光栅层为一圆环与圆柱组成的设计图样，圆环内套有圆柱，两层结构紧密贴合，衬底层为重掺杂的N型硅，衬底层的厚度为300μm，周期为200μm，掺杂浓度为2.91×10¹⁸cm^‑3。本发明还公开了其制备方法，首先，清洗抛光硅片衬底，吹干，在硅片表面上旋涂一层光刻胶层，并进行烘烤，将掩膜版置于光刻胶上；对光刻胶进行曝光，显影后得到周期性的结构图案，最后，通过反应离子刻蚀裸露的硅表面，利用有机溶剂去除剩余光刻胶，即可。该全介质双带高效太赫兹吸收器结构简单，不需多层材料堆叠，易集成的，且具有吸收效率高，光可调，灵敏度高的特点。

技术领域

本发明属于太赫兹吸收器技术领域，具体涉及一种基于全介质的光可调双带太赫兹吸收器，还涉该光可调双带太赫兹吸收器的制作方法。

背景技术

太赫兹(THz)波(0.1THz-10THz)是位于微波和远红外线之间的电磁波，因其特有的性质，在传感、成像、通讯等方面有着广泛的应用价值。近年来，随着太赫兹技术的发展，太赫兹波的吸收逐渐成为了研究热点。

完美吸收器现在已经广泛应用于热探测器、微测辐射计、频谱成像系统。近几年微波、太赫兹、红外波段的完美吸收器相继被设计与制造。并且通过不同的谐振环结构制造出单带、双带、三带和多带吸收器，然而，大部分的完美吸收器目前都采用金属-电介质-金属的结构，尽管这些吸收器能够实现高效吸收，但其制作工艺的难度与金属的不稳定性限制了其的应用领域。相比较而言，基于半导体的高效吸收器，因半导体对温度的稳定性，它们可以避免在金属系统中产生的焦耳热的现象，且相较于金属而言，半导体在传输电磁波时可以避免金属层的色散吸收和能量损耗，目前针对于基于半导体的吸收器大多数为宽带吸收器，但是对于窄带吸收器在作为传感器拥有更高的灵敏度，在生物医药检测上具有更大的优势，所以基于全介质的太赫兹频段的窄带完美吸收器具有极高的研究价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于全介质的光可调双带太赫兹吸收器，解决了现有太赫兹吸收器灵敏度低、吸收效率低的问题。

本发明的另一目的是提供上述基于全介质的光可调双带太赫兹吸收器的制作方法。

本发明所采用的技术方案是，一种基于全介质的光可调双带太赫兹吸收器，以正方体为衬底层，顶层为光栅层，光栅层为一圆环与圆柱组成的设计图样，圆环内套有圆柱，两层结构紧密贴合。

本发明的特点还在于，

衬底层为重掺杂的N型硅，衬底层的厚度为300μm，周期为200μm，掺杂浓度为2.91×10¹⁸cm^-3，对应的电导率为76.9S/m。

吸收器的顶层厚度为50μm，圆环外半径为90μm，内半径为75μm，圆柱半径为55μm，圆环与圆柱之间形成15μm宽的环型空隙。

本发明所采用的另一技术方案是，一种基于全介质的光可调双带太赫兹吸收器的制作方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，清洗抛光硅片衬底，之后将硅片用氮气吹干；

步骤2，在经步骤1后得到的硅片表面上旋涂一层光刻胶层，并进行烘烤，之后将掩膜版置于光刻胶上；

步骤3，对光刻胶进行曝光，显影后得到周期性的结构图案；

步骤4，通过反应离子刻蚀裸露的硅表面，刻蚀厚度为50μm，之后利用有机溶剂去除剩余光刻胶，得到周期性的半导体结构，即得到宽带可调谐太赫兹波吸收器。

本发明另一方案的特点还在于，

步骤2中，光刻胶旋涂时的转速为4000rad/30s，旋涂厚度为4μm。

步骤2中，烘烤温度为100℃，烘烤时间为2min。