一种基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116009282A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211097873.X(22)申请日2022.09.08(71)申请人哈尔滨理工大学地址150080黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路52号(72)发明人梅金硕宫大刚李年超施袁超(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109专利代理师陈雪梅(51)Int.Cl.G02F1/00(2006.01)G02F1/01(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件(57)摘要一种基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件，涉及一种太赫兹可调谐多功能器件。本发明基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件由四层结构组成，从底层至顶层依次为介质衬底层，二氧化钒层、介质层、金属铝与二氧化钒混合谐振层；金属铝与二氧化钒混合谐振层由4个N型金属、金属条和4个二氧化钒带组成，金属条两侧分别设置有两个N型金属，金属条同侧的两个N型金属的开口相对，二氧化钒带设置在每个N型金属的开口处。本发明提供一种基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件，通过温度调节二氧化钒的电导率能够实现在宽带吸收和宽带电磁诱导透明两种功能之间的自由切换、以及吸收和透射效率的动态调节。CN116009282ACN116009282A权利要求书1/1页1.一种基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件，其特征在于：基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件由四层结构组成，从底层至顶层依次为介质衬底层(1)，二氧化钒层(2)、介质层(3)、金属铝与二氧化钒混合谐振层；金属铝与二氧化钒混合谐振层由4个N型金属(4)、金属条(5)和4个二氧化钒带(6)组成，金属条(5)两侧分别设置有两个N型金属(4)，金属条(5)同侧的两个N型金属(4)的开口相对，二氧化钒带(6)设置在每个N型金属(4)的开口处。2.根据权利要求1所述的基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件，其特征在于：所述金属条(5)的材质为纯铝。3.根据权利要求1所述的基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件，其特征在于：所述N型金属(4)的材质为纯铝。4.根据权利要求1所述的基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件，其特征在于：所述介质衬底层(1)和介质层(3)材质为聚二甲基硅氧烷。5.根据权利要求1所述的基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件，其特征在于：所述介质衬底层(1)的厚度为13～15μm。6.根据权利要求1所述的基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件，其特征在于：所述二氧化钒层(2)的厚度为0.19～0.21μm。7.根据权利要求1所述的基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件，其特征在于：所述介质层(3)的厚度为26～28μm。8.根据权利要求1所述的基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件，其特征在于：所述N型金属(4)和金属条(5)的宽度均为4.9～5.1μm。9.根据权利要求1所述的基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件，其特征在于：所述N型金属(4)、金属条(5)和4个二氧化钒带(6)的厚度均为0.19～0.21μm。2CN116009282A说明书1/4页一种基于二氧化钒的太赫兹可调谐多功能器件技术领域[0001]本发明涉及一种太赫兹可调谐多功能器件。背景技术[0002]太赫兹(terahertz，THz)波是指在0.1～10THz频率范围内，介于微波与红外光之间的电磁波，由于其独特的光学性质，使其在宽带通信、生物成像和安全检测等领域存在着广泛的应用前景。超材料(metamaterial)是一种人工介质材料，能够产生许多天然材料所不具备的电磁特性，近年来引起了很多研究兴趣，获得了许多新颖的电磁现象，如完美透镜，隐形斗篷和完美吸波器等。对于太赫兹超材料器件，国内外研究人员已设计出很多模型，仿真验证能够完成电磁诱导透明、吸收器、相位调制等功能的设计。然而，当前大多的超材料器件功能相对单一，其功能难以根据需求进行调谐，会限制其应用范围，因而具有多功能的可调谐太赫兹超材料器件设计成为了新的研究热点。[0003]目前，随着二氧化钒(VO2)、石墨烯等可调谐材料的出现，为设计可调谐的太赫兹多功能器件提供了新的思路。其中，二氧化钒(VO2)是一种典型的可逆相变材料，其在常温下为绝缘态，当温度达到68℃后相变为金属态。相变使VO2的电导率发生了近四个数量级的变化，而且温度下降后VO2可以由金属态变回到绝缘态。这种相变材料不仅可以通过热激励，还可以通过电激励和光泵浦等多种操控方式使其发生相变，这使得VO2成为了设计可调谐超材料的理想材料。但之前的研究大多集中在单一种功能上，一旦样品制作完成，就很难改变其性能。因此，有必要进一步研究多功能可调谐超材料器件。发明内容[0004