本發(fā)明涉及太赫茲波濾波器，尤其涉及一種二硫化鉬薄膜條帶結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器。

背景技術(shù)：

太赫茲(THz)波是指頻率介于0.1～10THz(波長30～3mm)之間的電磁波，位于電磁波譜中的微波與可見光波之間。過去由于太赫茲波的產(chǎn)生和探測較為困難,人們對這一波段的特性知之甚少。近年來，隨著太赫茲源和探測技術(shù)的逐步成熟，太赫茲技術(shù)取得了快速的發(fā)展，在通信、成像、醫(yī)藥、生物、化學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價值。作為太赫茲應(yīng)用系統(tǒng)中的重要組成部分，太赫茲調(diào)制器、隔離器、偏振控制器、傳感器等功能器件必不可少。設(shè)計制備性能優(yōu)良，使用方便的太赫茲功能器件是當(dāng)今太赫茲研究領(lǐng)域的一大熱點。

如果將太赫茲用于通信方面,我們可獲得很高的傳輸速率,尤其是在衛(wèi)星通信領(lǐng)域。這就使得太赫茲通信能夠非常寬的帶寬進行高保密衛(wèi)星通信。盡管由于高效的太赫茲發(fā)射源的缺乏,使其還不能在通信領(lǐng)域得商業(yè)化,但新型的發(fā)射裝置和發(fā)射源的實現(xiàn)必將打破這一局限。太赫茲濾波器是太赫茲通信和成像系統(tǒng)的重要功能部件之一，太赫茲濾波器的深入研巧對太赫茲科學(xué)和技術(shù)的應(yīng)用具有深遠意義。隨著太赫茲濾波器研究的不斷深入,近年來陸續(xù)提出的基于二硫化鉬薄膜的太赫茲濾波器的具體實現(xiàn)結(jié)構(gòu),很大程度上促進了應(yīng)用于太赫茲波段的濾波器的研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、濾波性能高的二硫化鉬薄膜條帶結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

二硫化鉬薄膜條帶結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器包括基底層、二氧化硅層、右端矩形二硫化鉬薄膜、條狀二硫化鉬薄膜、左端矩形二硫化鉬薄膜、第一圓形開槽、第二圓形開槽、第三圓形開槽、第四圓形開槽、第五半圓形開槽、第六半圓形開槽、第七圓形開槽、第八圓形開槽、第九圓形開槽、第十圓形開槽、信號輸入端、信號輸出端；基底層的上層為二氧化硅層，二氧化硅層的上層鋪有右端矩形二硫化鉬薄膜、條狀二硫化鉬薄膜、左端矩形二硫化鉬薄膜，條形二硫化鉬薄膜上設(shè)有第一圓形開槽、第二圓形開槽、第三圓形開槽、第四圓形開槽、第五半圓形開槽、第六半圓形開槽、第七圓形開槽、第八圓形開槽、第九圓形開槽、第十圓形開槽，第一圓形開槽、第二圓形開槽、第三圓形開槽、第四圓形開槽、第五半圓形開槽、第六半圓形開槽、第七圓形開槽、第八圓形開槽、第九圓形開槽、第十圓形開槽在條形二硫化鉬薄膜中部自左向右順序排列，右端矩形二硫化鉬薄膜的左端與條形二硫化鉬薄膜的右端相連，條形二硫化鉬薄膜的左端與左端矩形二硫化鉬薄膜的右端相連，右端矩形二硫化鉬薄膜的右端與二氧化硅層的右端相連，左端矩形二硫化鉬薄膜的左端與二氧化硅層的左端相連，左端矩形二硫化鉬薄膜的左端設(shè)有信號輸入端，右端矩形二硫化鉬薄膜的右端設(shè)有信號輸出端；太赫茲信號從信號輸入端輸入，從信號輸出端輸出。二硫化鉬薄膜層與基底分別連接偏置直流電壓源的兩極，調(diào)節(jié)外加偏置直流電壓源的電壓會改變二硫化鉬薄膜的有效介電常數(shù)，從而可以控制太赫茲波的傳輸，實現(xiàn)可調(diào)濾波器效果。

所述的基底層的材料為P型硅材料，長度為28～30μm，寬度為10～12μm，厚度為2～4μm。所述的二氧化硅層的長度為28～30μm，寬度為10～12μm，厚度為2～4μm。所述的右端矩形二硫化鉬薄膜和左端矩形二硫化鉬薄膜的形狀大小相同，長度均為8～10μm，寬度為3～5μm。所述的條形二硫化鉬薄膜的長度為22～28μm，寬度為4～6μm。所述的第一圓形開槽與第十圓形開槽的尺寸相同，半徑均為3～4μm。所述的第二圓形開槽與第九圓形開槽的尺寸相同，半徑均為2.5～3.5μm。所述的第三圓形開槽與第八圓形開槽的尺寸相同，半徑均為2～3μm。所述的第四圓形開槽與第七圓形開槽的尺寸相同，半徑均為1.5～2.5μm。所述的第五半圓形開槽與第六半圓形開槽的尺寸相同，半徑均為1～2μm。

附圖說明：

圖1是二硫化鉬薄膜條帶結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是二硫化鉬薄膜條帶結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器俯視圖；

圖3是二硫化鉬薄膜條帶結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器的信號輸出端輸出功率圖。

具體實施方式

如圖1～3所示，二硫化鉬薄膜條帶結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器包括基底層1、二氧化硅層2、右端矩形二硫化鉬薄膜3、條狀二硫化鉬薄膜4、左端矩形二硫化鉬薄膜5、第一圓形開槽6、第二圓形開槽7、第三圓形開槽8、第四圓形開槽9、第五半圓形開槽10、第六半圓形開槽11、第七圓形開槽12、第八圓形開槽13、第九圓形開槽14、第十圓形開槽15、信號輸入端16、信號輸出端17；基底層1的上層為二氧化硅層2，二氧化硅層2的上層鋪有右端矩形二硫化鉬薄膜3、條狀二硫化鉬薄膜4、左端矩形二硫化鉬薄膜5，條形二硫化鉬薄膜4上設(shè)有第一圓形開槽6、第二圓形開槽7、第三圓形開槽8、第四圓形開槽9、第五半圓形開槽10、第六半圓形開槽11、第七圓形開槽12、第八圓形開槽13、第九圓形開槽14、第十圓形開槽15，第一圓形開槽6、第二圓形開槽7、第三圓形開槽8、第四圓形開槽9、第五半圓形開槽10、第六半圓形開槽11、第七圓形開槽12、第八圓形開槽13、第九圓形開槽14、第十圓形開槽15在條形二硫化鉬薄膜4中部自左向右順序排列，右端矩形二硫化鉬薄膜3的左端與條形二硫化鉬薄膜4的右端相連，條形二硫化鉬薄膜4的左端與左端矩形二硫化鉬薄膜5的右端相連，右端矩形二硫化鉬薄膜3的右端與二氧化硅層2的右端相連，左端矩形二硫化鉬薄膜5的左端與二氧化硅層2的左端相連，左端矩形二硫化鉬薄膜5的左端設(shè)有信號輸入端16，右端矩形二硫化鉬薄膜3的右端設(shè)有信號輸出端17，太赫茲信號從信號輸入端16輸入，從信號輸出端17輸出，二硫化鉬薄膜層與基底之間設(shè)有一個的偏置直流電壓源，調(diào)節(jié)外加偏置直流電壓源的電壓會改變二硫化鉬薄膜的有效介電常數(shù)，從而可以控制太赫茲波的傳輸，實現(xiàn)可調(diào)濾波器效果。

所述的基底層1的材料為P型硅材料，長度為28～30μm，寬度為10～12μm，厚度為2～4μm。所述的二氧化硅層2的長度為28～30μm，寬度為10～12μm，厚度為2～4μm。所述的右端矩形二硫化鉬薄膜3和左端矩形二硫化鉬薄膜5的形狀大小相同，長度均為8～10μm，寬度為3～5μm。所述的條形二硫化鉬薄膜4的長度為22～28μm，寬度為4～6μm。所述的第一圓形開槽6與第十圓形開槽15的尺寸相同，半徑均為3～4μm。所述的第二圓形開槽7與第九圓形開槽14的尺寸相同，半徑均為2.5～3.5μm。所述的第三圓形開槽8與第八圓形開槽13的尺寸相同，半徑均為2～3μm。所述的第四圓形開槽9與第七圓形開槽12的尺寸相同，半徑均為1.5～2.5μm。所述的第五半圓形開槽10與第六半圓形開槽11的尺寸相同，半徑均為1～2μm。

實施例1

二硫化鉬薄膜條帶結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器：

如圖1～2所示，二硫化鉬薄膜條帶結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器包括基底層1、二氧化硅層2、右端矩形二硫化鉬薄膜3、條狀二硫化鉬薄膜4、左端矩形二硫化鉬薄膜5、第一圓形開槽6、第二圓形開槽7、第三圓形開槽8、第四圓形開槽9、第五半圓形開槽10、第六半圓形開槽11、第七圓形開槽12、第八圓形開槽13、第九圓形開槽14、第十圓形開槽15、信號輸入端16、信號輸出端17；基底層1的上層為二氧化硅層2，二氧化硅層2的上層鋪有右端矩形二硫化鉬薄膜3、條狀二硫化鉬薄膜4、左端矩形二硫化鉬薄膜5，條形二硫化鉬薄膜4上設(shè)有第一圓形開槽6、第二圓形開槽7、第三圓形開槽8、第四圓形開槽9、第五半圓形開槽10、第六半圓形開槽11、第七圓形開槽12、第八圓形開槽13、第九圓形開槽14、第十圓形開槽15，第一圓形開槽6、第二圓形開槽7、第三圓形開槽8、第四圓形開槽9、第五半圓形開槽10、第六半圓形開槽11、第七圓形開槽12、第八圓形開槽13、第九圓形開槽14、第十圓形開槽15在條形二硫化鉬薄膜4中部自左向右順序排列，右端矩形二硫化鉬薄膜3的左端與條形二硫化鉬薄膜4的右端相連，條形二硫化鉬薄膜4的左端與左端矩形二硫化鉬薄膜5的右端相連，右端矩形二硫化鉬薄膜3的右端與二氧化硅層2的右端相連，左端矩形二硫化鉬薄膜5的左端與二氧化硅層2的左端相連，左端矩形二硫化鉬薄膜5的左端設(shè)有信號輸入端16，右端矩形二硫化鉬薄膜3的右端設(shè)有信號輸出端17；太赫茲信號從信號輸入端16輸入，從信號輸出端17輸出，二硫化鉬薄膜層與基底層1之間設(shè)有一個的偏置直流電壓源，調(diào)節(jié)外加偏置直流電壓源的電壓會改變二硫化鉬薄膜的有效介電常數(shù)，從而可以控制太赫茲波的傳輸，實現(xiàn)可調(diào)濾波器效果。

基底層的材料為P型硅材料，長度為28μm，寬度為10μm，厚度為2μm。二氧化硅層的長度為28μm，寬度為10μm，厚度為2μm。右端矩形二硫化鉬薄膜和左端矩形二硫化鉬薄膜的形狀大小相同，長度均為8μm，寬度為3μm。條形二硫化鉬薄膜的長度為22μm，最大寬度為4μm，其與兩側(cè)左端矩形二硫化鉬薄膜和右端矩形二硫化鉬薄膜連接處呈漸變收緊。第一圓形開槽與第十圓形開槽的尺寸相同，半徑均為3μm。第二圓形開槽與第九圓形開槽的尺寸相同，半徑均為2.5μm。第三圓形開槽與第八圓形開槽的尺寸相同，半徑均為2μm。第四圓形開槽與第七圓形開槽的尺寸相同，半徑均為1.5μm。第五半圓形開槽與第六半圓形開槽的尺寸相同，半徑均為1μm。二硫化鉬薄膜條帶結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器的各項性能指標采用COMSOL Multiphysics軟件進行測試，通過調(diào)節(jié)偏置電壓，得到如圖3所示的為二硫化鉬薄膜條帶結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器信號輸出端輸出功率圖，由圖可知，當(dāng)外加電壓為0.2eV，輸入太赫茲波為f＝1.95THz時，輸出功率為90.5％；當(dāng)外加電壓為0.4eV，輸入太赫茲波為f＝2.01THz時，輸出功率為91.8％；當(dāng)外加電壓為0.6eV，輸入太赫茲波為f＝2.13THz時，輸出功率為92.5％。