基於硫化鎢薄膜結構可調太赫茲波濾波器的製作方法

2023-04-26 08:47:31 1

本發明涉及太赫茲波濾波器，尤其涉及一種基於硫化鎢薄膜結構可調太赫茲波濾波器。

背景技術：

太赫茲技術是二十世紀80年代末發展起來的一種新技術。太赫茲波獨特的頻率範圍(位於微波頻段和光頻段之間)覆蓋了多數大分子物質的分子振動和轉動光譜，因此多數大分子物質在太赫茲頻段無論其吸收譜、反射譜還是發射譜都具有明顯的指紋譜特性，這一點是微波所不具備的。太赫茲脈衝光源與傳統光源相比具有很多獨特的性質，如：瞬態性、寬帶性、相干性、低能性等，這些特點決定了太赫茲技術在很多基礎研究領域、工業應用領域、醫學領域、通信領域以及生物領域中有相當重要的應用前景。因此太赫茲技術以及太赫茲器件的研究逐漸成為世界範圍內廣泛研究的熱點。

太赫茲系統主要由輻射源、探測器件和各種功能器件組成。在實際應用中，由於應用環境噪聲以及應用需要的限制等，需控制太赫茲波系統中的太赫茲波的通斷，因而太赫茲波開關在實際中有重要的應用。當前國內外研究的並提出過的太赫茲波開關結構主要基於光子晶體、超材料等結構，這些結構往往很複雜，而且在實際製作過程中困難重重，成本較高，對加工工藝和加工環境要求也高。所以迫切需要提出結構簡單、尺寸小、便於加工製作的太赫茲波開關來支撐太赫茲波應用領域的發展。

技術實現要素：

本發明提供一種基於硫化鎢薄膜結構可調太赫茲波濾波器，技術方案如下：

基於硫化鎢薄膜結構可調太赫茲波濾波器包括信號輸入端、信號輸出端、Y形硫化鎢薄膜、圓形硫化鎢薄膜、矩形硫化鎢薄膜、二氧化矽層、基底層；圓形硫化鎢薄膜上等間隔設有32個圓形開槽，Y形硫化鎢薄膜在與圓形硫化鎢薄膜相切處設均設有3個圓形開槽；基底層的上層為二氧化矽層，二氧化矽層的上層鋪有Y形硫化鎢薄膜、圓形硫化鎢薄膜、矩形硫化鎢薄膜，Y形硫化鎢薄膜與圓形硫化鎢薄膜相切，圓形硫化鎢薄膜的右側與矩形硫化鎢薄膜的左側相連，Y形硫化鎢薄膜的左端設有信號輸入端，矩形硫化鎢薄膜的右端設有信號輸出端；太赫茲信號從信號輸入端輸入，特定頻率的太赫茲波從信號輸出端輸出，通過調節施加在圓形硫化鎢薄膜與基底層之間的偏置直流電壓，調節基底層的有效介電常數，實現可調濾波功能。

所述的基底層的材料為P型矽材料，長度為16～18μm，寬度為8～10μm，厚度為2～4μm。所述的二氧化矽層的長度為16～18μm，寬度為8～10μm，厚度為2～4μm。所述的Y形硫化鎢薄膜的寬度為0.5～1μm，整體長度(該單元整體在長度方向兩側邊緣的間距，下同)為12～14μm，整體寬度(該單元整體在寬度方向兩側邊緣的間距，下同)為7～9μm，Y形硫化鎢薄膜上圓形開槽的半徑為0.3～0.4μm。所述的圓形硫化鎢薄膜的外圓半徑為3.2～3.4μm，內圓半徑為2.1～2.3μm，圓形硫化鎢薄膜上圓形開槽的半徑為0.3～0.4μm。所述的矩形硫化鎢薄膜的長度為2～4μm，寬度為0.5～1μm。

本發明的基於二硫化鉬硫化鎢薄膜結構可調太赫茲波濾波器能夠實現可調濾波功能，通過調節偏置電壓，可以改變濾波器的輸出頻率，且對加工工藝和加工環境要求較低。

附圖說明：

圖1是基於硫化鎢薄膜結構可調太赫茲波濾波器的三維結構示意圖；

圖2是基於硫化鎢薄膜結構可調太赫茲波濾波器的俯視圖；

圖3是硫化鎢薄膜結構可調太赫茲波濾波器信號輸出端輸出功率曲線。

具體實施方式

如圖1～2所示，基於硫化鎢薄膜結構可調太赫茲波濾波器包括基底層1、二氧化矽層2、左側矩形硫化鎢薄膜3、開口環形硫化鎢薄膜4、右側矩形硫化鎢薄膜5、信號輸入端6、信號輸出端7；基底層1的上層為二氧化矽層2，二氧化矽層2的上層鋪有左側矩形硫化鎢薄膜3、開口環形硫化鎢薄膜4、右側矩形硫化鎢薄膜5，左側矩形硫化鎢薄膜3、開口環形硫化鎢薄膜4、右側矩形硫化鎢薄膜5自左向右分布在二氧化矽層2上，左側矩形硫化鎢薄膜3的左端與二氧化矽層2的左側相連，右側矩形硫化鎢薄膜5的右端與二氧化矽層2的右側相連，左側矩形硫化鎢薄膜3的左端設有信號輸入端6，右側矩形硫化鎢薄膜5的右端設有信號輸出端7；太赫茲信號從信號輸入端6輸入，從信號輸出端7輸出，開口環形硫化鎢薄膜4與基底1之間設有一個的偏置直流電壓源，調節外加偏置直流電壓源的電壓會改變開口環形硫化鎢薄膜4的有效介電常數，從而可以控制太赫茲波的傳輸的通斷，實現開關效果。

所述的基底層7的材料為P型矽材料，長度為16～18μm，寬度為8～10μm，厚度為2～4μm。所述的二氧化矽層6的長度為16～18μm，寬度為8～10μm，厚度為2～4μm。所述的Y形硫化鎢薄膜3的寬度為0.5～1μm，整體長度為12～14μm，整體寬度為7～9μm，Y形硫化鎢薄膜3上圓形開槽的半徑為0.3～0.4μm。所述的圓形硫化鎢薄膜4的外圓半徑為3.2～3.4μm，內圓半徑為2.1～2.3μm，圓形硫化鎢薄膜4上圓形開槽的半徑為0.3～0.4μm。所述的矩形硫化鎢薄膜5的長度為2～4μm，寬度為0.5～1μm。

實施例1

基於硫化鎢薄膜結構可調太赫茲波濾波器：

如圖1～2所示，基於硫化鎢薄膜結構可調太赫茲波濾波器包括信號輸入端1、信號輸出端2、Y形硫化鎢薄膜3、圓形硫化鎢薄膜4、矩形硫化鎢薄膜5、二氧化矽層6、基底層7；圓形硫化鎢薄膜4上等間隔設有32個圓形開槽，Y形硫化鎢薄膜3在與圓形硫化鎢薄膜4相切處設均設有3個圓形開槽；基底層7的上層為二氧化矽層6，二氧化矽層6的上層鋪有Y形硫化鎢薄膜3、圓形硫化鎢薄膜4、矩形硫化鎢薄膜5，Y形硫化鎢薄膜3與圓形硫化鎢薄膜4相切，圓形硫化鎢薄膜4的右側與矩形硫化鎢薄膜5的左側相連，Y形硫化鎢薄膜3的左端設有信號輸入端1，矩形硫化鎢薄膜5的右端設有信號輸出端2；太赫茲信號從信號輸入端1輸入，特定頻率的太赫茲波從信號輸出端2輸出。

基底層的材料為P型矽材料，長度為17μm，寬度為9μm，厚度為3μm。二氧化矽層的長度為17μm，寬度為9μm，厚度為3μm。Y形硫化鎢薄膜的寬度為0.7μm，整體長度為13μm，整體寬度為8μm，Y形硫化鎢薄膜上圓形開槽的半徑為0.3μm。圓形硫化鎢薄膜的外圓半徑為3.2μm，內圓半徑為2.2μm，圓形硫化鎢薄膜上圓形開槽的半徑為0.35μm。矩形硫化鎢薄膜的長度為3μm，寬度為0.7μm。圖3是硫化鎢薄膜結構可調太赫茲波濾波器輸出功率曲線，可以看到通過施加在圓形硫化鎢薄膜4與基底層7之間的偏置直流電壓，調節基底層7的有效介電常數，可以改變濾波器的輸出頻率。