二硫化钼薄膜条带结构可调太赫兹波滤波器的制作方法

本发明涉及太赫兹波滤波器，尤其涉及一种二硫化钼薄膜条带结构可调太赫兹波滤波器。

背景技术：

太赫兹(THz)波是指频率介于0.1～10THz(波长30～3mm)之间的电磁波，位于电磁波谱中的微波与可见光波之间。过去由于太赫兹波的产生和探测较为困难,人们对这一波段的特性知之甚少。近年来，随着太赫兹源和探测技术的逐步成熟，太赫兹技术取得了快速的发展，在通信、成像、医药、生物、化学等领域展现出巨大的应用价值。作为太赫兹应用系统中的重要组成部分，太赫兹调制器、隔离器、偏振控制器、传感器等功能器件必不可少。设计制备性能优良，使用方便的太赫兹功能器件是当今太赫兹研究领域的一大热点。

如果将太赫兹用于通信方面,我们可获得很高的传输速率,尤其是在卫星通信领域。这就使得太赫兹通信能够非常宽的带宽进行高保密卫星通信。尽管由于高效的太赫兹发射源的缺乏,使其还不能在通信领域得商业化,但新型的发射装置和发射源的实现必将打破这一局限。太赫兹滤波器是太赫兹通信和成像系统的重要功能部件之一，太赫兹滤波器的深入研巧对太赫兹科学和技术的应用具有深远意义。随着太赫兹滤波器研究的不断深入,近年来陆续提出的基于二硫化钼薄膜的太赫兹滤波器的具体实现结构,很大程度上促进了应用于太赫兹波段的滤波器的研究。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术不足，提供一种结构简单、滤波性能高的二硫化钼薄膜条带结构可调太赫兹波滤波器。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

二硫化钼薄膜条带结构可调太赫兹波滤波器包括基底层、二氧化硅层、右端矩形二硫化钼薄膜、条状二硫化钼薄膜、左端矩形二硫化钼薄膜、第一圆形开槽、第二圆形开槽、第三圆形开槽、第四圆形开槽、第五半圆形开槽、第六半圆形开槽、第七圆形开槽、第八圆形开槽、第九圆形开槽、第十圆形开槽、信号输入端、信号输出端；基底层的上层为二氧化硅层，二氧化硅层的上层铺有右端矩形二硫化钼薄膜、条状二硫化钼薄膜、左端矩形二硫化钼薄膜，条形二硫化钼薄膜上设有第一圆形开槽、第二圆形开槽、第三圆形开槽、第四圆形开槽、第五半圆形开槽、第六半圆形开槽、第七圆形开槽、第八圆形开槽、第九圆形开槽、第十圆形开槽，第一圆形开槽、第二圆形开槽、第三圆形开槽、第四圆形开槽、第五半圆形开槽、第六半圆形开槽、第七圆形开槽、第八圆形开槽、第九圆形开槽、第十圆形开槽在条形二硫化钼薄膜中部自左向右顺序排列，右端矩形二硫化钼薄膜的左端与条形二硫化钼薄膜的右端相连，条形二硫化钼薄膜的左端与左端矩形二硫化钼薄膜的右端相连，右端矩形二硫化钼薄膜的右端与二氧化硅层的右端相连，左端矩形二硫化钼薄膜的左端与二氧化硅层的左端相连，左端矩形二硫化钼薄膜的左端设有信号输入端，右端矩形二硫化钼薄膜的右端设有信号输出端；太赫兹信号从信号输入端输入，从信号输出端输出。二硫化钼薄膜层与基底分别连接偏置直流电压源的两极，调节外加偏置直流电压源的电压会改变二硫化钼薄膜的有效介电常数，从而可以控制太赫兹波的传输，实现可调滤波器效果。

所述的基底层的材料为P型硅材料，长度为28～30μm，宽度为10～12μm，厚度为2～4μm。所述的二氧化硅层的长度为28～30μm，宽度为10～12μm，厚度为2～4μm。所述的右端矩形二硫化钼薄膜和左端矩形二硫化钼薄膜的形状大小相同，长度均为8～10μm，宽度为3～5μm。所述的条形二硫化钼薄膜的长度为22～28μm，宽度为4～6μm。所述的第一圆形开槽与第十圆形开槽的尺寸相同，半径均为3～4μm。所述的第二圆形开槽与第九圆形开槽的尺寸相同，半径均为2.5～3.5μm。所述的第三圆形开槽与第八圆形开槽的尺寸相同，半径均为2～3μm。所述的第四圆形开槽与第七圆形开槽的尺寸相同，半径均为1.5～2.5μm。所述的第五半圆形开槽与第六半圆形开槽的尺寸相同，半径均为1～2μm。

附图说明：

图1是二硫化钼薄膜条带结构可调太赫兹波滤波器三维结构示意图；

图2是二硫化钼薄膜条带结构可调太赫兹波滤波器俯视图；

图3是二硫化钼薄膜条带结构可调太赫兹波滤波器的信号输出端输出功率图。

具体实施方式

如图1～3所示，二硫化钼薄膜条带结构可调太赫兹波滤波器包括基底层1、二氧化硅层2、右端矩形二硫化钼薄膜3、条状二硫化钼薄膜4、左端矩形二硫化钼薄膜5、第一圆形开槽6、第二圆形开槽7、第三圆形开槽8、第四圆形开槽9、第五半圆形开槽10、第六半圆形开槽11、第七圆形开槽12、第八圆形开槽13、第九圆形开槽14、第十圆形开槽15、信号输入端16、信号输出端17；基底层1的上层为二氧化硅层2，二氧化硅层2的上层铺有右端矩形二硫化钼薄膜3、条状二硫化钼薄膜4、左端矩形二硫化钼薄膜5，条形二硫化钼薄膜4上设有第一圆形开槽6、第二圆形开槽7、第三圆形开槽8、第四圆形开槽9、第五半圆形开槽10、第六半圆形开槽11、第七圆形开槽12、第八圆形开槽13、第九圆形开槽14、第十圆形开槽15，第一圆形开槽6、第二圆形开槽7、第三圆形开槽8、第四圆形开槽9、第五半圆形开槽10、第六半圆形开槽11、第七圆形开槽12、第八圆形开槽13、第九圆形开槽14、第十圆形开槽15在条形二硫化钼薄膜4中部自左向右顺序排列，右端矩形二硫化钼薄膜3的左端与条形二硫化钼薄膜4的右端相连，条形二硫化钼薄膜4的左端与左端矩形二硫化钼薄膜5的右端相连，右端矩形二硫化钼薄膜3的右端与二氧化硅层2的右端相连，左端矩形二硫化钼薄膜5的左端与二氧化硅层2的左端相连，左端矩形二硫化钼薄膜5的左端设有信号输入端16，右端矩形二硫化钼薄膜3的右端设有信号输出端17，太赫兹信号从信号输入端16输入，从信号输出端17输出，二硫化钼薄膜层与基底之间设有一个的偏置直流电压源，调节外加偏置直流电压源的电压会改变二硫化钼薄膜的有效介电常数，从而可以控制太赫兹波的传输，实现可调滤波器效果。

所述的基底层1的材料为P型硅材料，长度为28～30μm，宽度为10～12μm，厚度为2～4μm。所述的二氧化硅层2的长度为28～30μm，宽度为10～12μm，厚度为2～4μm。所述的右端矩形二硫化钼薄膜3和左端矩形二硫化钼薄膜5的形状大小相同，长度均为8～10μm，宽度为3～5μm。所述的条形二硫化钼薄膜4的长度为22～28μm，宽度为4～6μm。所述的第一圆形开槽6与第十圆形开槽15的尺寸相同，半径均为3～4μm。所述的第二圆形开槽7与第九圆形开槽14的尺寸相同，半径均为2.5～3.5μm。所述的第三圆形开槽8与第八圆形开槽13的尺寸相同，半径均为2～3μm。所述的第四圆形开槽9与第七圆形开槽12的尺寸相同，半径均为1.5～2.5μm。所述的第五半圆形开槽10与第六半圆形开槽11的尺寸相同，半径均为1～2μm。

实施例1

二硫化钼薄膜条带结构可调太赫兹波滤波器：

如图1～2所示，二硫化钼薄膜条带结构可调太赫兹波滤波器包括基底层1、二氧化硅层2、右端矩形二硫化钼薄膜3、条状二硫化钼薄膜4、左端矩形二硫化钼薄膜5、第一圆形开槽6、第二圆形开槽7、第三圆形开槽8、第四圆形开槽9、第五半圆形开槽10、第六半圆形开槽11、第七圆形开槽12、第八圆形开槽13、第九圆形开槽14、第十圆形开槽15、信号输入端16、信号输出端17；基底层1的上层为二氧化硅层2，二氧化硅层2的上层铺有右端矩形二硫化钼薄膜3、条状二硫化钼薄膜4、左端矩形二硫化钼薄膜5，条形二硫化钼薄膜4上设有第一圆形开槽6、第二圆形开槽7、第三圆形开槽8、第四圆形开槽9、第五半圆形开槽10、第六半圆形开槽11、第七圆形开槽12、第八圆形开槽13、第九圆形开槽14、第十圆形开槽15，第一圆形开槽6、第二圆形开槽7、第三圆形开槽8、第四圆形开槽9、第五半圆形开槽10、第六半圆形开槽11、第七圆形开槽12、第八圆形开槽13、第九圆形开槽14、第十圆形开槽15在条形二硫化钼薄膜4中部自左向右顺序排列，右端矩形二硫化钼薄膜3的左端与条形二硫化钼薄膜4的右端相连，条形二硫化钼薄膜4的左端与左端矩形二硫化钼薄膜5的右端相连，右端矩形二硫化钼薄膜3的右端与二氧化硅层2的右端相连，左端矩形二硫化钼薄膜5的左端与二氧化硅层2的左端相连，左端矩形二硫化钼薄膜5的左端设有信号输入端16，右端矩形二硫化钼薄膜3的右端设有信号输出端17；太赫兹信号从信号输入端16输入，从信号输出端17输出，二硫化钼薄膜层与基底层1之间设有一个的偏置直流电压源，调节外加偏置直流电压源的电压会改变二硫化钼薄膜的有效介电常数，从而可以控制太赫兹波的传输，实现可调滤波器效果。

基底层的材料为P型硅材料，长度为28μm，宽度为10μm，厚度为2μm。二氧化硅层的长度为28μm，宽度为10μm，厚度为2μm。右端矩形二硫化钼薄膜和左端矩形二硫化钼薄膜的形状大小相同，长度均为8μm，宽度为3μm。条形二硫化钼薄膜的长度为22μm，最大宽度为4μm，其与两侧左端矩形二硫化钼薄膜和右端矩形二硫化钼薄膜连接处呈渐变收紧。第一圆形开槽与第十圆形开槽的尺寸相同，半径均为3μm。第二圆形开槽与第九圆形开槽的尺寸相同，半径均为2.5μm。第三圆形开槽与第八圆形开槽的尺寸相同，半径均为2μm。第四圆形开槽与第七圆形开槽的尺寸相同，半径均为1.5μm。第五半圆形开槽与第六半圆形开槽的尺寸相同，半径均为1μm。二硫化钼薄膜条带结构可调太赫兹波滤波器的各项性能指标采用COMSOL Multiphysics软件进行测试，通过调节偏置电压，得到如图3所示的为二硫化钼薄膜条带结构可调太赫兹波滤波器信号输出端输出功率图，由图可知，当外加电压为0.2eV，输入太赫兹波为f＝1.95THz时，输出功率为90.5％；当外加电压为0.4eV，输入太赫兹波为f＝2.01THz时，输出功率为91.8％；当外加电压为0.6eV，输入太赫兹波为f＝2.13THz时，输出功率为92.5％。