基于本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器及调控方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114465014A(43)申请公布日2022.05.10(21)申请号202210231884.6(22)申请日2022.03.10(66)本国优先权数据202210060396.32022.01.19CN(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人姚建铨李杰李继涛郑程龙岳震张雅婷(74)专利代理机构郑州优盾知识产权代理有限公司41125专利代理师张彬(51)Int.Cl.H01Q15/00(2006.01)H01Q17/00(2006.01)G02B5/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称基于本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器及调控方法(57)摘要本发明提出了基于本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器及调控方法，用以解决掺杂硅吸收器的制备复杂、光调谐效率低和反射作用较强的技术问题，包括减反射层和衬底层，所述减反射层为谐振单元阵列，谐振单元阵列由周期型排列的十字柱状谐振单元构成，十字柱状谐振单元由水平柱和垂直柱的中点垂直相交构成；所述减反射层和衬底层均为本征硅。本发明通过全新的太赫兹吸收方案及超材料减反射结构设计，获得了基于本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器，在1064nm连续激光照射下，实现了0到99%的超大范围峰值吸收率调节及大于1.3THz的宽带吸收；此器件制备只需要单次硅刻蚀工艺，具有结构简单、制作成本低、稳定性好等优点。CN114465014ACN114465014A权利要求书1/1页1.基于本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器，其特征在于：包括减反射层（1）和衬底层（2），所述减反射层（1）为谐振单元阵列，谐振单元阵列由周期型排列的十字柱状谐振单元构成，十字柱状谐振单元由水平柱和垂直柱在中点垂直相交构成；所述减反射层（1）和衬底层（2）均为本征硅。2.根据权利要求1所述的本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器，其特征在于：所述水平柱与垂直柱的长度和宽度相同，光可调宽带太赫兹吸收器中的电导率为0‑80S/m。3.根据权利要求2所述的本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器，其特征在于：所述水平柱和垂直柱的长度均为90‑110μm，宽度为20‑30μm。4.根据权利要求3所述的本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器，其特征在于：所述水平柱和垂直柱的长度均为100μm，宽度为25μm。5.根据权利要求1所述的本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器，其特征在于：所述减反射层（1）的高度为50‑70μm，衬底层（2）厚度为430‑450μm。6.根据权利要求1所述的本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器，其特征在于：所述减反射层（1）的高度为60μm，衬底层（2）厚度为440μm。7.根据权利要求1所述的本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器，其特征在于：所述十字柱状谐振单元的周期长度为110‑130μm。8.根据权利要求1所述的本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器，其特征在于：所述十字柱状谐振单元的周期长度为120μm。9.权利要求1‑8任意一项所述的基于本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器的调控方法，其特征在于：利用1064nm连续激光照射光可调宽带太赫兹吸收器，照射功率为0‑1.1W。10.根据权利要求9所述基于本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器的调控方法，其特征在于：所述照射功率为1.1W。2CN114465014A说明书1/4页基于本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器及调控方法技术领域[0001]本发明属于新型人工电磁材料和太赫兹科学技术领域，涉及一种太赫兹波吸收器，具体涉及基于本征硅超材料的光可调宽带太赫兹吸收器及调控方法。背景技术[0002]电磁吸波材料意味着同时具有低的反射率和透射率，主要由电磁波在材料中的欧姆损耗、介电损耗、磁滞损耗等实现。吸波材料在电磁屏蔽、RCS缩减等方面应用广泛。传统吸波材料主要有金属微粉、石墨、铁氧体等，这些材料大多难以满足重量轻、易大面积制备，宽带且高效吸收等应用需求。超材料吸收器主要通过电磁谐振增强欧姆损耗或介电损耗，其优势在于厚度薄且吸收频段设计灵活，既能实现宽带吸收，也可设计窄带或多频带吸收。更重要的是，超材料吸收器可以实现可调谐、偏振选择等更加丰富的吸收功能。[0003]基于全硅超材料的太赫兹吸收器近几年也引起了人们的兴趣。通过对晶体硅进行适度的地掺杂，引入大量的缺陷载流子，对入射的太赫兹波将发生自由载流子吸收。基于掺杂硅的吸收器可以利用光泵浦改变结构表面附近的载流子浓度，通过增大反射的方式来实现吸收效率的调节。但是，掺杂硅吸收器需要经过对本征硅的掺杂及超材料单元的刻蚀等步骤，且掺杂后较高的载流子浓度经过激光照射后难以实现进一步的高效调谐，尤其是几乎无法