[发明专利]基于倒T型结构的太赫兹吸波器

说明书

本发明提供了一种基于倒T型结构的太赫兹吸波器。该吸波器自下而上依次由金属层，中间介质层和顶层倒T型结构的金属材料组成，所述上层倒T型图案在x,y方向呈周期排列，且所述倒T型结构与中间介质层固定连接。本发明合理设计倒T型结构的几何尺寸、晶格周期以及中间介质层的厚度，可以对垂直入射到结构表面的电磁波实现完美吸收的特性。另外，本发明制备工艺简单，能够解决现有的太赫兹波段吸波材料结构复杂、制备困难、对极化敏感等问题，并且可在传感和滤波等方面有着广泛的应用。

技术领域

本发明涉及太赫兹波应用技术领域。具体是基于倒T型结构的太赫兹吸波器。

背景技术

太赫兹是指在电磁波频率在0.1-10Thz的电磁波，在电磁波谱中位于微波和红外之间，是电子学和光子学的过渡区域。与其他波段相比，太赫兹波具有高空间分辨率、低能量、无损性等特点，使得太赫兹技术的发展为传感、滤波和光谱学等应用领域开辟了新的机遇。早期太赫兹在不同的领域有不同的名称，在光学领域被称为远红外，而在电子学领域，则称其为亚毫米波、超微波等。在20世纪80年代中期之前，太赫兹波段两侧的红外和微波技术发展相对比较成熟，但由于缺乏有效的太赫兹波段功能器件，人们对这段波的了解甚少，以致形成了“太赫兹空白”的现象，阻碍了太赫兹技术的发展。幸运的是，随着一系列新技术、新材料的发展，尤其是超快光电子技术和低尺度半导体技术的发展，使得获得宽带稳定的脉冲太赫兹发射源以及相应的探测器成为一种准常规技术，使得太赫兹技术才得以迎来迅猛发展的春天。然而，太赫兹应用技术要实现实用化和商品化，除了太赫兹源和太赫兹探测器件外，还需要各种各样的太赫兹功能材料和器件。然而，这些功能材料和器件的研究至今尚不成熟，很多还无法满足实际应用的需求。因此具有实际应用意义的吸波器有着非常广泛的市场。

实现完美的吸收，必须实现材料阻抗与自由空间阻抗的完美匹配，以最小化反射。该阻抗匹配要求可以表示为，其中是指超材料的阻抗匹配，其实部和虚部必须是1和0，是自由空间匹配。吸波器是指能够吸收入射电磁波的器件，但要达到电磁波的完美吸收，需要设计和优化超材料单元的尺寸、结构和排列方式，在特定频率下，使其阻抗与自由空间相匹配，从而达到吸收电磁波的效果。

根据调研，发现目前所研究的吸波器主要通过多个微结构组合成一个大的共面单层结构单元或多层金属微结构的堆栈来实现吸波器，这将导致器件结构单元庞大不利于器件的小型化发展。另外，结构复杂或多层结构堆栈增加器件制备的难度和准确度，不利于器件的实用化和商业化。因此，设计小型化、超薄、轻、小、完美吸收、结构简单的吸波器具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于倒T型结构的太赫兹吸波器，解决的技术问题是现有吸波器无法获得高吸收、高调制深度的效果。为了解决该问题，本发明提供基于倒T型结构的太赫兹吸波器，可以实现近乎完美的吸收。同时，该耦合器件尺寸小厚度薄，结构简单易于集成与制作。

本发明所采用的技术方案是：一种基于倒T型结构的太赫兹吸波器，该吸波单元自下而上依次设置的底层金属，中间电介质层和上层倒T型结构。底层金属、中间电介质层和上层倒T型结构之间相互贴合。所述底层金属是全金属薄膜，上层倒T型结构呈周期结构排列。

本发明的特点为：

每个单元结构呈周期排列，形成对称的的倒T型结构。倒T型结构的长为64μm，宽为2μm。

所述的两个相邻倒T型结构其间距为4~6μm。

所述的两个相邻倒T型结构的厚度为0.2~0.3μm。

所述中间电介质层的材料为二氧化硅，所述介质层的厚度h=5~8μm。

所述下层为金属层，其厚度为0.4~0.6μm。

所述每个单元结构的周期是 120*120μm。

所述底层金属是为了阻止太赫兹波穿透。

本发明的有益效果是：