[实用新型]一种可调谐太赫兹吸波器

说明书

本实用新型公开一种可调谐太赫兹吸波器，从底部向上依次包括金属层、掺杂硅层、钛酸锶(STO)层、石墨烯层；所述掺杂硅层、所述STO层、所述石墨烯层周期性排列在所述金属层上，排列周期小于入射波长。石墨烯在太赫兹波段具有巨大的吸收率，并且在该吸波器上施加电压会改变石墨烯层的化学势，实现吸收振幅调谐；硅作为一种半导体材料，通过外界的光泵浦会改变载流子浓度，实现吸收振幅调谐；STO是一种热敏感材料，通过改变外界温度，实现中心频率调谐。本实用新型通过电、光、热三种调控方式实现吸波器的吸收振幅和中心频率的独立可调。本实用新型结构简单，容易加工，且吸收调谐效果较好。适用于电磁抗干扰及现代通信系统。

技术领域

本实用新型涉及电磁波吸波领域，特别是涉及一种可调谐太赫兹吸波器。

背景技术

太赫兹波在电磁波谱中位于微波和红外光之间，频率从0.1THz到10THz。太赫兹辐射具有很多独特性质，比如在电介质中高的穿透能力、低光子能量、高光谱分辨力等等。近年来，随着太赫兹技术的快速发展，它在太赫兹成像，爆炸物检测、通信、食品质量控制等领域被广泛应用。目前，太赫兹吸收技术是当前太赫兹技术领域研究的热点之一。

近年来，在太赫兹吸波器技术研究上取得了不错的成果，如基于石墨烯与超表面的工作带宽可调吸波器，该吸波器包括直流电源和由上而下依次层叠的频率选择表面、三层介质基板和金属底板，第二介质层与金属底板间加设空气介质，展宽了吸波带宽，频率选择表面由m×n个哑铃形周期单元构成,哑铃形单元上下端均为用竖直金属导线连接的设有石墨烯薄膜夹层的金属贴片，水平金属细导线贯穿整行单个哑铃单元串接一体，但是该吸波器具有多层式的结构，比较复杂，无疑大大增加了加工难度。又如基于石墨烯的宽带可调太赫兹吸波器，以金属作为反射基底，结构向上依次为绝缘介质层、石墨烯层，所述的石墨烯层由周期性单层石墨烯方形片结构组成，石墨烯表面的局域表面等离子体共振与表面等离子体共振相结合实现了单层结构的宽带吸收，但是该基于石墨烯的吸波器只能实现吸收振幅的可调，而不能实现中心频率的移动，这是限制其应用的局限性。

大多数吸波器都是基于金属-电介质-金属的三明治结构，一旦制作完成，其性能也就固定，很大程度上限制了其应用范围。因此设计一种通过外部环境变化来实现吸收振幅和中心频率可调的吸波器具有很大的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可调谐太赫兹吸波器，以解决上述现有技术存在的问题，通过电、光、热三种调控方式实现吸波器的吸收振幅和中心频率的独立可调，并且结构简单，容易加工，吸收调谐效果好。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种可调谐太赫兹吸波器，从底部向上依次包括金属层、掺杂硅层、钛酸锶STO层、石墨烯层；所述掺杂硅层、所述STO层、所述石墨烯层周期性排列在所述金属层上，所述掺杂硅层、所述STO层、所述石墨烯层排列周期小于入射波长。

优选的，所述金属层采用蒸镀工艺镀到表面平整的电介质层上，然后利用薄膜沉积技术在所述金属层上依次沉积所述掺杂硅层和STO层，最后利用光刻曝光技术来制造石墨烯图案并沉积所述石墨烯层。

优选的，所述金属层为一种完美电导体，其在太赫兹波段的电导率大于10⁷S/m，厚度为200纳米；所述掺杂硅层采用掺硼的p型硅，厚度为50微米；所述STO层介电常数随温度变化，厚度为2微米。

优选的，所述石墨烯层采用周期性结构化的单层石墨烯。

优选的，所述石墨烯层的形状为长方形，长方形的宽度为60微米，单元结构周期为80微米。

优选的，所述石墨烯层的形状为正八边形，边长为40微米，单元结构周期为80微米。

优选的，吸波器结构工作波段为0.1到1THz。

本实用新型公开了以下技术效果：