[发明专利]一种基于超材料结构的主动电调控太赫兹器件

权利要求书

1.一种基于超材料结构的主动电调控太赫兹器件，其特征在于，该器件由超材料层(1)、衬底层(2)、第一电极(3)、第一高掺杂半导体层(4)、第二电极(5)、第二高掺杂半导体层(6)、金属板(7)组成；在衬底层(2)的上面设有超材料层(1)，在衬底层(2)的对称两侧面分别设有第一高掺杂半导体层(4)、第二高掺杂半导体层(6)，在第一高掺杂半导体层(4)上设有第一电极(3)，在第二高掺杂半导体层(6)上设有第二电极(5)，其中超材料层(1)、第一电极(3)、第二电极(5)在同一平面上，在衬底层(2)的下面设有金属板(7)。

2.根据权利要求1所述的基于超材料结构的主动电调控太赫兹器件，其特征在于，所述结构单元(1)在衬底层(2)上为周期性排列，第一电极(3)、第二电极(5)分别位于结构单元(1)的两旁。

3.根据权利要求2所述的基于超材料结构的主动电调控太赫兹器件，其特征在于，所述超材料层的结构单元(1)为方形、开口谐振环或圆环形中的一种。

4.根据权利要求1所述的基于超材料结构的主动电调控太赫兹器件，其特征在于，所述衬底层(2)为具有负微分电阻效应的半导体材料。

5.根据权利要求1所述的基于超材料结构的主动电调控太赫兹器件，其特征在于，所述金属板(7)制作在半导体衬底的下表面；金属板的厚度大于电磁波在其中传输的趋肤深度，以保证器件的透射率为0。

6.根据权利要求1所述的基于超材料结构的主动电调控太赫兹器件，其特征在于，所述结构单元(1)、第一电极(3)、第二电极(5)、金属板(7)的材料为金、银、铜、铝中的一种。

7.根据权利要求1所述的基于超材料结构的主动电调控太赫兹器件，其特征在于，所述第一电极(3)、第二电极(5)与下面对应的第一高掺杂半导体层(4)、第二高掺杂半导体层(6)形成欧姆接触。

8.根据权利要求1所述的基于超材料结构的主动电调控太赫兹器件，其特征在于，所述衬底层(2)、第一高掺杂半导体层(4)、第二高掺杂半导体层(6)的材料为砷化镓、氮化镓、磷化铟中的一种，通过第一电极(3)、第二电极(5)在衬底层(2)上施加高偏置电压，此时第一电极(3)、第二电极(5)与衬底层形成耿氏二极管，在衬底层(2)中产生负微分电阻效应，由于电子转移机制，衬底层内载流子浓度、迁移率、有效质量的分布会发生改变，从而改变此器件的谐振特性。

9.根据权利要求8所述的基于超材料结构的主动电调控太赫兹器件，其特征在于，所述耿式二极管的工作模式为理想模式、偶极畴渡越时间模式、电子积累畴模式、限制空间电荷积累模式或猝灭偶极层模式中的一种。