基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器。它包括矩形二硫化鉬薄膜、具有S形開槽的二氧化硅層、具有S形凸起的基底、信號輸入端、信號輸出端；具有S形凸起的基底的上側為二氧化硅層，具有S形開槽的二氧化硅層的上層鋪有矩形二硫化鉬薄膜；通過調節施加在矩形二硫化鉬薄膜與基底層之間的偏置直流電源電壓，調節矩形二硫化鉬薄膜的有效介電常數，實現太太赫茲波衰減器的可調性能。本實用新型具有結構簡單緊湊，尺寸小，消光比大，設計原理簡單等優點。
【專利說明】
基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器
技術領域
[0001]本實用新型涉及太赫茲波衰減器，尤其涉及一種基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器。
【背景技術】
[0002]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范圍(位于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。太赫茲脈沖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范圍內廣泛研究的熱點。
[0003]太赫茲系統主要由輻射源、探測器件和各種功能器件組成。可調太赫茲波衰減器是一種將不同波長的輸入太赫茲波的輸出功率衰減進行調節的器件，在實際應用中，可調太赫茲波衰減器是太赫茲通信系統中必不可少的器件之一，因此有必要設計一種結構簡單緊湊，尺寸小，設計原理簡單且性能優良的可調太赫茲波衰減器來滿足未來太赫茲波通信技術應用的需要。

【發明內容】

[0004]本實用新型提供一種基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器，技術方案如下:
[0005]基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器包括二硫化鉬薄膜、二氧化硅層、基底層、信號輸入端、信號輸出端;基底層的上層為二氧化硅層，二氧化硅層的上層鋪有二硫化鉬薄膜，二硫化鉬薄膜的右下側設有信號輸入端，二硫化鉬薄膜的左上側設有信號輸出端，基底層上設有S形凸起，信號輸入端位于基底層的S形凸起下端的正上方，信號輸出端位于基底層的S形凸起上端的正上方，基底層的S形凸起的形狀由上縱向矩形、左四分之一圓環、橫向矩形、右四分之一圓環、下縱向矩形從上到下、從左到右順次連接而成，二氧化硅層上設有S形開槽，其開槽的形狀與基底層的S形凸起互補，二氧化硅層與基底層可無縫拼接為一個長方體;太赫茲信號從信號輸入端輸入，從信號輸出端輸出，二硫化鉬薄膜與基底層之間設有一個偏置直流電壓源，二硫化鉬薄膜的介電常數可隨著外加電壓的改變而改變，由于基底層凸起的存在，S形凸起正上方的二硫化鉬薄膜與基底層的間距比二硫化鉬薄膜的其他區域小，導致此區域與二硫化鉬薄膜中其他區域所加的電壓不一致，形成一個電導率不同的區域，由此可以實現太赫茲波的傳輸，并且通過改變加偏置直流電壓源電壓來實現調節太赫茲波的衰減特性。
[0006]所述的二硫化鉬薄膜的長度為29?31μπι，寬度為23?25μπι。所述的二氧化硅層的長度為29?31μπι，寬度為23?25μπι，厚度為2?4μπι。所述的基底層上S行凸起的上縱向矩形與下縱向矩形的大小形狀相同，長度均為6?8μ??，寬度均為I?3μ??;左四分之一圓環與右四分之一圓環的大小形狀相同，外徑均為5?7μηι，內徑均為3?5μηι;橫向矩形的長度為3?5μm，寬度為I?3μπι所述的基底層為P型硅材料，基底層上凸起的厚度為I?3μπι，基底層除凸起以外長方體的長度為29?31μπι，寬度為23?25μπι，厚度為2?4μπι。
【附圖說明】

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[0007]圖1是基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器的三維結構示意圖；
[0008]圖2是基底層的俯視圖；
[0009]圖3是二硫化鉬薄膜層的俯視圖；
[0010]圖4是實施例1中基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器在4.2ΤΗζ頻率點傳輸衰減較小時的表面電場強度分布圖；
[0011]圖5是實施例1中基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器在4.2ΤΗζ頻率點傳輸衰減較大時的表面電場強度分布圖；
[0012]圖6是實施例1中基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器在4.2ΤΗζ頻率點傳輸衰減很大時的表面電場強度分布圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1?2所示，基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器包括二硫化鉬薄膜1、二氧化硅層2、基底層3、信號輸入端4、信號輸出端5;基底層3的上層為二氧化硅層2，二氧化硅層2的上層鋪有二硫化鉬薄膜I，二硫化鉬薄膜I的右下側設有信號輸入端4，二硫化鉬薄膜I的左上側設有信號輸出端5，基底層3上設有S形凸起，信號輸入端4位于基底層3的S形凸起下端的正上方(本發明中，正上方是指在如圖1的三維視角中，垂直于基底層方向上的正上方)，信號輸出端5位于基底層3的S形凸起上端的正上方，基底層3的S形凸起的形狀由上縱向矩形6、左四分之一圓環7、橫向矩形8、右四分之一圓環9、下縱向矩形10從上到下、從左到右順次連接而成，二氧化硅層2上設有S形開槽，其開槽的形狀與基底層3的S形凸起互補，二氧化硅層2與基底層3可無縫拼接為一個長方體;太赫茲信號從信號輸入端4輸入，從信號輸出端5輸出，二硫化鉬薄膜I與基底層3之間設有一個偏置直流電壓源，二硫化鉬薄膜I的介電常數可隨著外加電壓的改變而改變，由于基底層3凸起的存在，S形凸起正上方的二硫化鉬薄膜I與基底層3的間距比二硫化鉬薄膜的其他區域小，導致此區域與二硫化鉬薄膜中其他區域所加的電壓不一致，形成一個介電常數不同的區域，由此可以實現太赫茲波的傳輸，并且通過改變加偏置直流電壓源電壓來實現調節太赫茲波的衰減特性。
[0014]所述的二硫化鉬薄膜I的長度為29?31μπι，寬度為23?25μπι。所述的二氧化硅層2的長度為29?31μπι，寬度為23?25μπι，厚度為2?4μπι。所述的基底層3上S行凸起的上縱向矩形6與下縱向矩形10的大小形狀相同，長度均為6?8μηι，寬度均為I?3μηι;左四分之一圓環7與右四分之一圓環9的大小形狀相同，外徑均為5?7μηι，內徑均為3?5μηι;橫向矩形8的長度為3?5μπι，寬度為I?3μπι所述的基底層3為P型硅材料，基底層3上凸起的厚度為I?3μπι，基底層3除凸起以外長方體的長度為29?31μπι，寬度為23?25μπι，厚度為2?4μπι。
[0015]實施例1
[0016]基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器:
[0017]如圖1?3所示，基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器包括二硫化鉬薄膜1、二氧化硅層2、基底層3、信號輸入端4、信號輸出端5;基底層3的上層為二氧化硅層2，二氧化硅層2的上層鋪有二硫化鉬薄膜I，二硫化鉬薄膜I的右下側設有信號輸入端4，二硫化鉬薄膜I的左上側設有信號輸出端5，基底層3上設有S形凸起，信號輸入端4位于基底層3的S形凸起下端的正上方(這里的正上方是指在如圖1的三維視角中，垂直于基底層方向上的正上方)，信號輸出端5位于基底層3的S形凸起上端的正上方(這里的正上方是指在如圖1的三維視角中，垂直于基底層方向上的正上方)，基底層3的S形凸起的形狀由上縱向矩形6、左四分之一圓環7、橫向矩形8、右四分之一圓環9、下縱向矩形10從上到下、從左到右順次連接而成，二氧化硅層2上設有S形開槽，其開槽的形狀與基底層3的S形凸起互補，二氧化硅層2與基底層3可無縫拼接為一個長方體;太赫茲信號從信號輸入端4輸入，從信號輸出端5輸出，二硫化鉬薄膜I與基底層3之間設有一個偏置直流電壓源，二硫化鉬薄膜I的介電常數可隨著外加電壓的改變而改變，由于基底層3凸起的存在，S形凸起正上方(這里的正上方是指在如圖1的三維視角中，垂直于基底層方向上的正上方)的二硫化鉬薄膜I與基底層3的間距比二硫化鉬薄膜的其他區域小，導致此區域與二硫化鉬薄膜中其他區域所加的電壓不一致，形成一個介電常數不同的區域，由此可以實現太赫茲波的傳輸，并且通過改變加偏置直流電壓源電壓來實現調節太赫茲波的衰減特性。
[0018]二硫化鉬薄膜的長度為30μηι，寬度為24μηι。二氧化娃層的長度為30μηι，寬度為24μm，厚度為3μπι。基底上S行凸起的上縱向矩形與下縱向矩形的大小形狀相同，長度均為7μπι，寬度均為2μπι;左四分之一圓環與右四分之一圓環的大小形狀相同，外徑均為6μπι，內徑均為4μπι;橫向矩形的長度為4μπι，寬度為2μπι基底上凸起的厚度為2μπι，基底除凸起以外長方體的長度為30μηι，寬度為24μηι，厚度為3μηι。基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器的各項性能指標采用COMSOL Multiphysics軟件進行測試，通過調節偏置電壓，所得開關在4.2ΤΗζ頻率點的在傳輸衰減較小、傳輸衰減較大、傳輸衰減很大時的表面電場強度分別如附圖3、圖4和圖5所示，經計算可得，消光比分別為1.276(^、5.758(^、39.424(^。由此可得，通過改變加偏置直流電壓源可以實現調節太赫茲波的衰減特性。
【主權項】
1.一種基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器，其特征在于包括二硫化鉬薄膜(1)、二氧化硅層(2)、基底層(3)、信號輸入端(4)、信號輸出端(5);基底層(3)的上層為二氧化硅層(2)，二氧化硅層(2)的上層鋪有二硫化鉬薄膜(I)，二硫化鉬薄膜(I)的右下側設有信號輸入端(4)，二硫化鉬薄膜(I)的左上側設有信號輸出端(5)，基底層(3)上設有S形凸起，信號輸入端(4)位于基底層(3)的S形凸起下端的正上方，信號輸出端(5)位于基底層(3)的S形凸起上端的正上方，基底層(3)的S形凸起的形狀由上縱向矩形(6)、左四分之一圓環(7)、橫向矩形(8)、右四分之一圓環(9)、下縱向矩形(10)從上到下、從左到右順次連接而成，二氧化硅層(2)上設有S形開槽，其開槽的形狀與基底層(3)的S形凸起互補，二氧化硅層(2)與基底層(3)可無縫拼接為一個長方體;太赫茲信號從信號輸入端(4)輸入，從信號輸出端(5)輸出。2.根據權利要求1所述的一種基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器，其特征在于所述的二硫化鉬薄膜(I)的長度為29?31μηι，寬度為23?25μηι。3.根據權利要求1所述的一種基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器，其特征在于所述的二氧化硅層(2)的長度為29?31μηι，寬度為23?25μηι，厚度為2?4μηι。4.根據權利要求1所述的一種基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器，其特征在于所述的基底層(3)上S行凸起的上縱向矩形(6)與下縱向矩形(10)的大小形狀相同，長度均為6?8μηι，寬度均為I?3μηι;左四分之一圓環(7)與右四分之一圓環(9)的大小形狀相同，外徑均為5?7μηι，內徑均為3?5μηι;橫向矩形⑶的長度為3?5μηι，寬度為I?3μηι。5.根據權利要求1所述的一種基于二硫化鉬薄膜結構可調太赫茲波衰減器，其特征在于所述的基底層(3)為P型硅材料，基底層(3)上凸起的厚度為I?3μπι，基底層(3)除凸起以外長方體的長度為29?31μπι，寬度為23?25μπι，厚度為2?4μπι。
【文檔編號】G02F1/01GK205691892SQ201620682283
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月22日 公開號201620682283.7, CN 201620682283, CN 205691892 U, CN 205691892U, CN-U-205691892, CN201620682283, CN201620682283.7, CN205691892 U, CN205691892U
【發明人】史葉欣
【申請人】中國計量大學