基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器。它包括矩形二硫化鉬薄膜、具有S形開槽的二氧化硅層、具有S形凸起的基底、信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端；具有S形凸起的基底的上側(cè)為二氧化硅層，具有S形開槽的二氧化硅層的上層鋪有矩形二硫化鉬薄膜；通過(guò)調(diào)節(jié)施加在矩形二硫化鉬薄膜與基底層之間的偏置直流電源電壓，調(diào)節(jié)矩形二硫化鉬薄膜的有效介電常數(shù)，實(shí)現(xiàn)太太赫茲波衰減器的可調(diào)性能。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，尺寸小，消光比大，設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及太赫茲波衰減器，尤其涉及一種基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲技術(shù)是二十世紀(jì)80年代末發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)。太赫茲波獨(dú)特的頻率范圍(位于微波頻段和光頻段之間)覆蓋了多數(shù)大分子物質(zhì)的分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，因此多數(shù)大分子物質(zhì)在太赫茲頻段無(wú)論其吸收譜、反射譜還是發(fā)射譜都具有明顯的指紋譜特性，這一點(diǎn)是微波所不具備的。太赫茲脈沖光源與傳統(tǒng)光源相比具有很多獨(dú)特的性質(zhì)，如:瞬態(tài)性、寬帶性、相干性、低能性等，這些特點(diǎn)決定了太赫茲技術(shù)在很多基礎(chǔ)研究領(lǐng)域、工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、通信領(lǐng)域以及生物領(lǐng)域中有相當(dāng)重要的應(yīng)用前景。因此太赫茲技術(shù)以及太赫茲器件的研究逐漸成為世界范圍內(nèi)廣泛研究的熱點(diǎn)。
[0003]太赫茲系統(tǒng)主要由輻射源、探測(cè)器件和各種功能器件組成。可調(diào)太赫茲波衰減器是一種將不同波長(zhǎng)的輸入太赫茲波的輸出功率衰減進(jìn)行調(diào)節(jié)的器件，在實(shí)際應(yīng)用中，可調(diào)太赫茲波衰減器是太赫茲通信系統(tǒng)中必不可少的器件之一，因此有必要設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，尺寸小，設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單且性能優(yōu)良的可調(diào)太赫茲波衰減器來(lái)滿足未來(lái)太赫茲波通信技術(shù)應(yīng)用的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型提供一種基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器，技術(shù)方案如下:
[0005]基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器包括二硫化鉬薄膜、二氧化硅層、基底層、信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端;基底層的上層為二氧化硅層，二氧化硅層的上層鋪有二硫化鉬薄膜，二硫化鉬薄膜的右下側(cè)設(shè)有信號(hào)輸入端，二硫化鉬薄膜的左上側(cè)設(shè)有信號(hào)輸出端，基底層上設(shè)有S形凸起，信號(hào)輸入端位于基底層的S形凸起下端的正上方，信號(hào)輸出端位于基底層的S形凸起上端的正上方，基底層的S形凸起的形狀由上縱向矩形、左四分之一圓環(huán)、橫向矩形、右四分之一圓環(huán)、下縱向矩形從上到下、從左到右順次連接而成，二氧化硅層上設(shè)有S形開槽，其開槽的形狀與基底層的S形凸起互補(bǔ)，二氧化硅層與基底層可無(wú)縫拼接為一個(gè)長(zhǎng)方體;太赫茲信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，從信號(hào)輸出端輸出，二硫化鉬薄膜與基底層之間設(shè)有一個(gè)偏置直流電壓源，二硫化鉬薄膜的介電常數(shù)可隨著外加電壓的改變而改變，由于基底層凸起的存在，S形凸起正上方的二硫化鉬薄膜與基底層的間距比二硫化鉬薄膜的其他區(qū)域小，導(dǎo)致此區(qū)域與二硫化鉬薄膜中其他區(qū)域所加的電壓不一致，形成一個(gè)電導(dǎo)率不同的區(qū)域，由此可以實(shí)現(xiàn)太赫茲波的傳輸，并且通過(guò)改變加偏置直流電壓源電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)太赫茲波的衰減特性。
[0006]所述的二硫化鉬薄膜的長(zhǎng)度為29?31μπι，寬度為23?25μπι。所述的二氧化硅層的長(zhǎng)度為29?31μπι，寬度為23?25μπι，厚度為2?4μπι。所述的基底層上S行凸起的上縱向矩形與下縱向矩形的大小形狀相同，長(zhǎng)度均為6?8μ??，寬度均為I?3μ??;左四分之一圓環(huán)與右四分之一圓環(huán)的大小形狀相同，外徑均為5?7μηι，內(nèi)徑均為3?5μηι;橫向矩形的長(zhǎng)度為3?5μm，寬度為I?3μπι所述的基底層為P型硅材料，基底層上凸起的厚度為I?3μπι，基底層除凸起以外長(zhǎng)方體的長(zhǎng)度為29?31μπι，寬度為23?25μπι，厚度為2?4μπι。
【附圖說(shuō)明】

:
[0007]圖1是基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是基底層的俯視圖；
[0009]圖3是二硫化鉬薄膜層的俯視圖；
[0010]圖4是實(shí)施例1中基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器在4.2ΤΗζ頻率點(diǎn)傳輸衰減較小時(shí)的表面電場(chǎng)強(qiáng)度分布圖；
[0011]圖5是實(shí)施例1中基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器在4.2ΤΗζ頻率點(diǎn)傳輸衰減較大時(shí)的表面電場(chǎng)強(qiáng)度分布圖；
[0012]圖6是實(shí)施例1中基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器在4.2ΤΗζ頻率點(diǎn)傳輸衰減很大時(shí)的表面電場(chǎng)強(qiáng)度分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1?2所示，基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器包括二硫化鉬薄膜1、二氧化硅層2、基底層3、信號(hào)輸入端4、信號(hào)輸出端5;基底層3的上層為二氧化硅層2，二氧化硅層2的上層鋪有二硫化鉬薄膜I，二硫化鉬薄膜I的右下側(cè)設(shè)有信號(hào)輸入端4，二硫化鉬薄膜I的左上側(cè)設(shè)有信號(hào)輸出端5，基底層3上設(shè)有S形凸起，信號(hào)輸入端4位于基底層3的S形凸起下端的正上方(本發(fā)明中，正上方是指在如圖1的三維視角中，垂直于基底層方向上的正上方)，信號(hào)輸出端5位于基底層3的S形凸起上端的正上方，基底層3的S形凸起的形狀由上縱向矩形6、左四分之一圓環(huán)7、橫向矩形8、右四分之一圓環(huán)9、下縱向矩形10從上到下、從左到右順次連接而成，二氧化硅層2上設(shè)有S形開槽，其開槽的形狀與基底層3的S形凸起互補(bǔ)，二氧化硅層2與基底層3可無(wú)縫拼接為一個(gè)長(zhǎng)方體;太赫茲信號(hào)從信號(hào)輸入端4輸入，從信號(hào)輸出端5輸出，二硫化鉬薄膜I與基底層3之間設(shè)有一個(gè)偏置直流電壓源，二硫化鉬薄膜I的介電常數(shù)可隨著外加電壓的改變而改變，由于基底層3凸起的存在，S形凸起正上方的二硫化鉬薄膜I與基底層3的間距比二硫化鉬薄膜的其他區(qū)域小，導(dǎo)致此區(qū)域與二硫化鉬薄膜中其他區(qū)域所加的電壓不一致，形成一個(gè)介電常數(shù)不同的區(qū)域，由此可以實(shí)現(xiàn)太赫茲波的傳輸，并且通過(guò)改變加偏置直流電壓源電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)太赫茲波的衰減特性。
[0014]所述的二硫化鉬薄膜I的長(zhǎng)度為29?31μπι，寬度為23?25μπι。所述的二氧化硅層2的長(zhǎng)度為29?31μπι，寬度為23?25μπι，厚度為2?4μπι。所述的基底層3上S行凸起的上縱向矩形6與下縱向矩形10的大小形狀相同，長(zhǎng)度均為6?8μηι，寬度均為I?3μηι;左四分之一圓環(huán)7與右四分之一圓環(huán)9的大小形狀相同，外徑均為5?7μηι，內(nèi)徑均為3?5μηι;橫向矩形8的長(zhǎng)度為3?5μπι，寬度為I?3μπι所述的基底層3為P型硅材料，基底層3上凸起的厚度為I?3μπι，基底層3除凸起以外長(zhǎng)方體的長(zhǎng)度為29?31μπι，寬度為23?25μπι，厚度為2?4μπι。
[0015]實(shí)施例1
[0016]基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器:
[0017]如圖1?3所示，基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器包括二硫化鉬薄膜1、二氧化硅層2、基底層3、信號(hào)輸入端4、信號(hào)輸出端5;基底層3的上層為二氧化硅層2，二氧化硅層2的上層鋪有二硫化鉬薄膜I，二硫化鉬薄膜I的右下側(cè)設(shè)有信號(hào)輸入端4，二硫化鉬薄膜I的左上側(cè)設(shè)有信號(hào)輸出端5，基底層3上設(shè)有S形凸起，信號(hào)輸入端4位于基底層3的S形凸起下端的正上方(這里的正上方是指在如圖1的三維視角中，垂直于基底層方向上的正上方)，信號(hào)輸出端5位于基底層3的S形凸起上端的正上方(這里的正上方是指在如圖1的三維視角中，垂直于基底層方向上的正上方)，基底層3的S形凸起的形狀由上縱向矩形6、左四分之一圓環(huán)7、橫向矩形8、右四分之一圓環(huán)9、下縱向矩形10從上到下、從左到右順次連接而成，二氧化硅層2上設(shè)有S形開槽，其開槽的形狀與基底層3的S形凸起互補(bǔ)，二氧化硅層2與基底層3可無(wú)縫拼接為一個(gè)長(zhǎng)方體;太赫茲信號(hào)從信號(hào)輸入端4輸入，從信號(hào)輸出端5輸出，二硫化鉬薄膜I與基底層3之間設(shè)有一個(gè)偏置直流電壓源，二硫化鉬薄膜I的介電常數(shù)可隨著外加電壓的改變而改變，由于基底層3凸起的存在，S形凸起正上方(這里的正上方是指在如圖1的三維視角中，垂直于基底層方向上的正上方)的二硫化鉬薄膜I與基底層3的間距比二硫化鉬薄膜的其他區(qū)域小，導(dǎo)致此區(qū)域與二硫化鉬薄膜中其他區(qū)域所加的電壓不一致，形成一個(gè)介電常數(shù)不同的區(qū)域，由此可以實(shí)現(xiàn)太赫茲波的傳輸，并且通過(guò)改變加偏置直流電壓源電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)太赫茲波的衰減特性。
[0018]二硫化鉬薄膜的長(zhǎng)度為30μηι，寬度為24μηι。二氧化娃層的長(zhǎng)度為30μηι，寬度為24μm，厚度為3μπι?；咨蟂行凸起的上縱向矩形與下縱向矩形的大小形狀相同，長(zhǎng)度均為7μπι，寬度均為2μπι;左四分之一圓環(huán)與右四分之一圓環(huán)的大小形狀相同，外徑均為6μπι，內(nèi)徑均為4μπι;橫向矩形的長(zhǎng)度為4μπι，寬度為2μπι基底上凸起的厚度為2μπι，基底除凸起以外長(zhǎng)方體的長(zhǎng)度為30μηι，寬度為24μηι，厚度為3μηι?；诙蚧f薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器的各項(xiàng)性能指標(biāo)采用COMSOL Multiphysics軟件進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)調(diào)節(jié)偏置電壓，所得開關(guān)在4.2ΤΗζ頻率點(diǎn)的在傳輸衰減較小、傳輸衰減較大、傳輸衰減很大時(shí)的表面電場(chǎng)強(qiáng)度分別如附圖3、圖4和圖5所示，經(jīng)計(jì)算可得，消光比分別為1.276(^、5.758(^、39.424(^。由此可得，通過(guò)改變加偏置直流電壓源可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)太赫茲波的衰減特性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器，其特征在于包括二硫化鉬薄膜(1)、二氧化硅層(2)、基底層(3)、信號(hào)輸入端(4)、信號(hào)輸出端(5);基底層(3)的上層為二氧化硅層(2)，二氧化硅層(2)的上層鋪有二硫化鉬薄膜(I)，二硫化鉬薄膜(I)的右下側(cè)設(shè)有信號(hào)輸入端(4)，二硫化鉬薄膜(I)的左上側(cè)設(shè)有信號(hào)輸出端(5)，基底層(3)上設(shè)有S形凸起，信號(hào)輸入端(4)位于基底層(3)的S形凸起下端的正上方，信號(hào)輸出端(5)位于基底層(3)的S形凸起上端的正上方，基底層(3)的S形凸起的形狀由上縱向矩形(6)、左四分之一圓環(huán)(7)、橫向矩形(8)、右四分之一圓環(huán)(9)、下縱向矩形(10)從上到下、從左到右順次連接而成，二氧化硅層(2)上設(shè)有S形開槽，其開槽的形狀與基底層(3)的S形凸起互補(bǔ)，二氧化硅層(2)與基底層(3)可無(wú)縫拼接為一個(gè)長(zhǎng)方體;太赫茲信號(hào)從信號(hào)輸入端(4)輸入，從信號(hào)輸出端(5)輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器，其特征在于所述的二硫化鉬薄膜(I)的長(zhǎng)度為29?31μηι，寬度為23?25μηι。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器，其特征在于所述的二氧化硅層(2)的長(zhǎng)度為29?31μηι，寬度為23?25μηι，厚度為2?4μηι。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器，其特征在于所述的基底層(3)上S行凸起的上縱向矩形(6)與下縱向矩形(10)的大小形狀相同，長(zhǎng)度均為6?8μηι，寬度均為I?3μηι;左四分之一圓環(huán)(7)與右四分之一圓環(huán)(9)的大小形狀相同，外徑均為5?7μηι，內(nèi)徑均為3?5μηι;橫向矩形⑶的長(zhǎng)度為3?5μηι，寬度為I?3μηι。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于二硫化鉬薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波衰減器，其特征在于所述的基底層(3)為P型硅材料，基底層(3)上凸起的厚度為I?3μπι，基底層(3)除凸起以外長(zhǎng)方體的長(zhǎng)度為29?31μπι，寬度為23?25μπι，厚度為2?4μπι。
【文檔編號(hào)】G02F1/01GK205691892SQ201620682283
【公開日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日 公開號(hào)201620682283.7, CN 201620682283, CN 205691892 U, CN 205691892U, CN-U-205691892, CN201620682283, CN201620682283.7, CN205691892 U, CN205691892U
【發(fā)明人】史葉欣
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量大學(xué)