[发明专利]一种图案化SiC微细结构及其应用

说明书

本发明涉及一种图案化SiC微细结构及其应用。该图案化SiC微细结构为在6H‑SiC晶片基板上的图案化金膜上生长的SiC纳米针阵列，纳米针垂直于金膜的表面，具有渐缩的竹节状几何形状以及尖锐的尖端。纳米针长为0.1‑100μm，根部直径约为180nm，尖端直径约为10nm。该图案化SiC微细结构作为太赫兹吸波材料。本发明的图案化SiC微细结构太赫兹吸波材料具有增强的吸波性能,且对入射角度不敏感。

技术领域

本发明涉及一种SiC太赫兹吸波材料及其应用，尤其涉及一种图案化SiC微细结构及其应用。

背景技术

太赫兹技术在无损检测、安全、通信、感应方面有着快速的发展和应用。该应用不仅需要高有效的太赫兹源和高度敏感性的滤波检测器，也需要高吸收效率、尺寸较小的宽带太赫兹吸波材料。近年来，超材料吸波器作为一种人工结构，具有高吸收效率、亚波长尺度的厚度和可调节的电磁共振响应等优点，成为研究的热点。目前，大多数超材料吸波器普遍采用金属-介质-金属的微结构阵列，虽然具有“完美吸收”，但是吸收带宽普遍较窄，大大限制了其吸波应用。

为了实现宽带吸波超材料器件，一种方法是在平面内中引入多个谐振单元，从而实现多个共振峰。然而平面内可以集成的谐振单元的数量有限，因此这种方法往往并不能显著拓展工作带宽。另一种方法是尺寸渐变的多个谐振单元垂直地叠加成金字塔形、台阶形或圆锥形的金属-介质多层膜堆叠结构，从而突破集成的谐振单元的数量，实现拓展工作带宽。然而，这类材料由于需要的膜结构多、结构复杂，显著增大了实际制备的难度。

发明内容

针对背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供了一种具有制备简单特性和宽带太赫兹吸波性能的图案化SiC微细结构。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种图案化SiC微细结构，是在6H-SiC晶片基板上的图案化金膜表面垂直生长的SiC纳米针阵列。SiC纳米针阵列中的纳米针长0.1-100μm，根部直径约为200nm，尖端的直径约为10nm。

本发明SiC微细结构的SiC纳米针，具有渐缩的竹节状几何形状以及尖端，在形貌上与纳米带、纳米线等有明显差别。在这些形貌中，渐缩的类似竹节状或竹子形状的纳米针结构更有利于提高太赫兹波吸波性能。

在上述的SiC微细结构中，图案化金膜为n n周期排列的几何图案，几何图案与遮罩镂空部分一致。

在上述的SiC微细结构中，纳米针的相成分为3C-SiC。

在上述的SiC微细结构中，纳米针为单晶结构。

图案化SiC微细结构的制备方法包括以下步骤：：(1)将6H-SiC晶片基板在真空中用遮罩沉积得到50-200nm厚的图案化Au膜，Au膜用作生长SiC纳线阵列的催化剂；(2)将覆盖有金膜的SiC晶片放在聚脲硅氮烷粉末上并置于真空炉中，在10^-4Pa量级的真空下，以20-40℃/min的速率将炉加热至1400℃-1500℃进行热解，然后随炉冷却至环境温度，得到图案化SiC微细结构。

在上述的SiC微细结构中，聚脲硅氮烷粉末还可以是其他包含Si和C元素的有机前躯体，以聚脲硅氮烷为最优选。

发明的另一个目的在于提供一种图案化SiC微细结构的应用，该图案化SiC微细结构作为太赫兹吸波材料。

在上述的一种图案化SiC微细结构的应用中，在图案化金膜与6H-SiC晶片基板构成的多谐振单元太赫兹吸波单元，其上的图案化SiC微细结构能有效展宽太赫兹波吸波的工作带宽，且对入射角度不敏感。

与现有技术相比，本发明具有以下几个优点：

1、本发明实现了图案化SiC微细结构太赫兹波吸波材料的制备。