[发明专利]一种基于薄膜自卷曲技术的圆波导

说明书

本发明涉及一种基于薄膜自卷曲技术的圆波导，属于纳米器件技术领域。以硅片作为衬底，在衬底上沉积钛金属层、铜金属层和金金属层，通过刻蚀锗牺牲层，利用不同金属层间的内在应力作用，触发钛、铜、金金属层自卷曲，从而实现二维到三维的过渡，形成自卷曲的微纳米管。微纳米管的内径为微米级，圆波导工作频率为太赫兹波段。本发明所制成的片上圆波导结构小型化，纳米薄膜的微纳米管结构提供了优越的结构性能，具有较高的导电性能和电荷的传输效率；本发明的制作方法易于操作，成本更低，可批量生产。

技术领域

本发明属于纳米器件技术领域，涉及一种基于自卷曲薄膜纳米技术形成的圆波导，实现片上太赫兹波的传输。

背景技术

传统的波导管可分为普通波导管和裂缝波导管两种。普通波导管是一种空心的、内壁十分光洁的金属导管或内敷金属的管子，波导管用来传送超高频电磁波，常见横截面形状有矩形和圆形，横截面形状是圆形的波导管为圆波导管，通过它的脉冲信号以极小的损耗被传送到目的地。波导管内径的大小因所传输信号的波长而异，传统的圆波导管体积较大，内径尺寸在毫米至厘米量级，大多都在厘米量级，工作频率在GHz波段，不能工作在太赫兹波段，传统的波导管多用于厘米波及毫米波的无线电通讯、雷达、导航等无线电领域。传统的圆波导在一定程度上存在制造成本高、体积和重量大且不允许在射频信号附近传输直流电流的缺点。

太赫兹是波动频率单位之一，又称为太赫，或太拉赫兹。等于1,000,000,000,000Hz，通常用于表示电磁波频率。太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源；太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇，但是实现太赫兹波的传输很困难。

发明内容

为了实现片上太赫兹波的传输，本发明提供一种基于薄膜自卷曲技术的圆波导。

一种基于薄膜自卷曲技术的圆波导包括硅衬底片1和微纳米管；所述微纳米管的管壁由钛金属层2、铜金属层3和金金属层4依次重叠连接构成，在金属层间的内在应力作用下自卷曲形成单圈空心管；微纳米管中的钛金属层2一端固定连接在硅衬底片1上；微纳米管的内径为微米级；

所述圆波导工作频率为太赫兹波段。

所述微纳米管的内径为15微米～100微米。

所述钛金属层的厚度为20nm，所述铜金属层的厚度为20nm，金金属层的厚度为4nm。

所述圆波导工作频率为0.6太赫兹～9太赫兹。

一种基于薄膜自卷曲技术的圆波导制备操作步骤如下：

（1）切片清洗

将硅片切割成硅衬底片，并清洗，吹干，得到清洁的硅衬底片1；

（2）镀锗牺牲层

在高真空度条件下，在硅衬底片1的一侧面上沉积锗牺牲层5，厚度为70nm；

（3）涂设正性光刻胶、曝光、显影

对锗牺牲层5的表面进行成膜处理，在锗牺牲层5的整个表面旋涂液性正性光刻胶6；遮挡住需要保留的光刻胶部分，曝光、显影需要去除的光刻胶部分，得到暴露出部分锗牺牲层5的基片；

（4）ICP刻蚀

对暴露出部分锗牺牲层5的基片进行电感耦合等离子体（ICP）刻蚀，去除暴露出的锗牺牲层5，并向下浅刻一层蚀硅衬底片1，得到去除部分锗牺牲层基片；

（5）去除光刻胶

去除锗牺牲层上保留的光刻胶部分，得到保留部分锗牺牲层5的基片；

（6）采用负性胶套刻显影

在保留部分锗牺牲层5的基片上，用甲基硅胺烷（HMDS）进行成膜处理，旋涂液性负性光刻胶，得到过渡基片；