基于柔性衬底太赫兹石墨烯谐振器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于材料领域，具体涉及基于柔性衬底太赫兹石墨烯超材料。
【背景技术】
[0002]随着半导体技术和MEMS技术的发展，器件应用全景越来越广泛，基于传统刚性衬底材料(如:娃、砷化镓、玻璃等)制备的太赫兹超材料，由于衬底不能弯曲成所需要的形状在实际应用受到了极大地限制。为了改进这一现状，人们提出基于柔性衬底的太赫兹超材料研究。在微电子工艺中，柔性衬底主要是指衬底材料可挠曲，能替代传统刚性衬底材料在其上沉积各种功能薄膜和金属薄膜的柔性载体，并利用微电子工艺在衬底上制备出相应的器件。由于柔性衬底材料具有可挠曲、耐冲击、能把缺陷局限在柔性层上以及提高外延层质量等优点，使得基于柔性衬底的太赫兹超材料具有广阔的应用前景。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型目的是为了解决现有的利用刚性衬底材料制备的太赫兹超材料，由于其不能弯曲成所需要的形状致使实际应用受到极大限制的问题，所以我们提出了基于柔性衬底太赫兹石墨烯谐振器。
[0004]本实用新型基于柔性衬底太赫兹石墨烯超材料，它包括柔性衬底、石墨烯谐振器，柔性衬底上设置有石墨烯谐振器层；
[0005]石墨烯谐振器包括两个石墨烯条分别为石墨烯条一和石墨烯条二，以及一个石墨稀圆环；
[0006]所述的石墨烯条一和石墨烯条二在柔性衬底上垂直设置，且石墨烯条一的长度与柔性衬底的边长一样，而石墨烯条二的长度介于石墨烯圆环的内径与外径之间，
[0007]所述的石墨烯条一和石墨烯条二与石墨烯圆环共同形成了四个扇形谐振区域，分别为扇形谐振区一、扇形谐振区二、扇形谐振区三和扇形谐振区四；所述的扇形谐振区一、扇形谐振区二、扇形谐振区三和扇形谐振区四均在石墨烯圆环处开口。
[0008]本实用新型的优点:1.将石墨烯谐振器做在聚酰亚胺上，当光刻实验结束以后，可以将聚酰亚胺连同谐振器一起从硅片上剥离，这就做成了柔性衬底的太赫兹超材料。与传统的刚性衬底相比，具有可弯曲等优点。柔性衬底在生活的各个领域都有重要的应用，例如，柔性显示作为下一代显示，与作为平板显示的LCDs和等离子体显示相比，具有超薄、质量轻、耐用、存储量大、设计自由，可收卷的优点，iSuppli柔性显示的报道数据称，在2007年?2013年的柔性显示器市场约有20亿美元。由于柔性衬底具有生物兼容性，可以植入身体内监测骨骼受伤人员骨骼连接和愈合情况，根据应力传感器探测的应力从而适当的加载外力来人工控制骨骼的生长。同时，国外科学家也研究基于柔性衬底生物传感器来探测生物分子浓度。2.谐振器所选用的材料是单层石墨烯，石墨烯除了导电、导热性能非常好，电阻率极低，电子迀移速率很快等优点外，其电导率可以通过外加电压有效地控制，这样就能非常方便地控制谐振产生的频率。
【附图说明】
[0009]图1是所述基于柔性衬底太赫兹石墨烯超材料的结构示意图；
[0010]图2是图1的A向视图；
[0011]图3是石墨烯谐振器的结构分解图；
[0012]图4是产生LC谐振的谐振环的示意图；
[0013]图5是采用本实用新型的太赫兹石墨烯超材料对电磁波进行传输的传输情况示意图；其中，A为0.1eV的传输数据，B为0.2eV的传输数据，C为0.3eV的传输数据，D为
0.4eV的传输数据，E为0.5eV的传输数据；
[0014]图6是基于本实用新型的制备与开发现阶段取得的成果图。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:下面结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式基于柔性衬底太赫兹石墨烯超材料，它包括柔性衬底1、石墨烯谐振器2，柔性衬底I上设置有石墨烯谐振器层2;
[0016]石墨烯谐振器2包括两个石墨烯条分别为石墨烯条一 2-1和石墨烯条二 2-2，以及一个石墨烯圆环2-3 ;
[0017]所述的石墨烯条一 2-1和石墨烯条二 2-2在柔性衬底I上垂直设置，且石墨烯条一2-1的长度与柔性衬底I的边长一样，而石墨烯条二 2-2的长度介于石墨烯圆环2-3的内径与外径之间，
[0018]所述的石墨烯条一 2-1和石墨烯条二 2-2与石墨烯圆环2-3共同形成了四个扇形谐振区域，分别为扇形谐振区一 2-4-1、扇形谐振区二 2-4-2、扇形谐振区三2-4-3和扇形谐振区四2-4-4 ;所述的扇形谐振区一 2-4-1、扇形谐振区二 2-4-2、扇形谐振区三2_4_3和扇形谐振区四2-4-4均在石墨烯圆环2-3处开口。
[0019]本实施方式的扇形谐振开口环能够诱导出LC谐振，由于四个扇形谐振开口环在结构上的对称关系，所以诱导出的是同一个谐振频率，由于石墨烯的电导率是可以通过外加电压实现的，而电压与费米能之间有着特定的关系，所以在仿真时通过改变费米能实现太赫兹石墨烯超材料可调的LC谐振。
[0020]图5为采用本实用新型所述基于柔性衬底的太赫兹石墨烯超材料传输电磁波的情况，当费米能为0.1eV时，石墨烯超材料在1.19THz的传输率为0.9%;当费米能为0.2eV时，石墨烯超材料在1.37THZ的传输率为0.6% ;当费米能为0.3eV时，石墨烯超材料在
1.47THz的传输率为0.3% ;当费米能为0.4eV时，石墨烯超材料在1.53THz的传输率为0.1% ;当费米能为0.5eV时，石墨烯超材料在1.57THZ的传输率为0.0% ;这些结果表明，通过调节加在石墨烯上的费米能也就是电压，可以有效地控制该石墨烯超材料的传输幅度和频率。
[0021]图6为本实用新型制备中光刻部分完成的效果图，先在硅片上旋涂聚酰亚胺；然后把石墨烯转移到聚酰亚胺层上；接着，在石墨烯上甩一层光刻胶，光刻完之后进行氧等离子刻蚀，刻蚀完之后剥离；最后，把聚酰亚胺从硅衬底上揭下即可制备获得太赫兹石墨烯超材料。
[0022]【具体实施方式】二:本实施方式对实施方式一进一步说明，石墨烯谐振器层2为单层石墨烯，厚度为0.34nm，电导率是随着外加电压的改变而改变的。
[0023]【具体实施方式】三:本实施方式对实施方式一进一步说明，石墨烯谐振器层2中的石墨烯条一 2-1和石墨烯条二 2-2的宽度均为4 μ m。
[0024]【具体实施方式】四:本实施方式对实施方式一进一步说明，石墨烯谐振器层2中，石墨烯圆环2-3的内外直径分别为28 μ m和36 μ m。
[0025]【具体实施方式】五:本实施方式对实施方式一进一步说明，扇形谐振区一 2-4-1、扇形谐振区二 2-4-2、扇形谐振区三2-4-3和扇形谐振区四2-4-4的宽度均为4 μπι。
[0026]【具体实施方式】六:本实施方式对实施方式一进一步说明，基于柔性衬底太赫兹石墨稀超材料的单元结构大小为50 μmX50 μπι。
[0027]【具体实施方式】七:本实施方式对实施方式一进一步说明，柔性衬底I为柔性聚酰亚胺。
【主权项】
1.基于柔性衬底太赫兹石墨烯谐振器，其特征在于，它包括柔性衬底(I)、石墨烯谐振器(2)，柔性衬底(I)上设置有石墨烯谐振器层(2); 石墨烯谐振器(2)包括两个石墨烯条分别为石墨烯条一(2-1)和石墨烯条二(2-2)，以及一个石墨烯圆环(2-3); 所述的石墨烯条一(2-1)和石墨烯条二(2-2)在柔性衬底(I)上垂直设置，且石墨烯条一(2-1)的长度与柔性衬底(I)的边长一样，而石墨烯条二(2-2)的长度介于石墨烯圆环(2-3)的内径与外径之间， 所述的石墨烯条一(2-1)和石墨烯条二(2-2)与石墨烯圆环(2-3)共同形成了四个扇形谐振区域，分别为扇形谐振区一(2-4-1)、扇形谐振区二(2-4-2)、扇形谐振区三(2-4-3)和扇形谐振区四(2-4-4);所述的扇形谐振区一(2-4-1)、扇形谐振区二(2-4-2)、扇形谐振区三(2-4-3)和扇形谐振区四(2-4-4)均在石墨烯圆环(2-3)处开口。2.根据权利要求1所述的基于柔性衬底太赫兹石墨烯谐振器，其特征在于，石墨烯谐振器层(2)为单层石墨烯，厚度为0.34nm。3.根据权利要求1所述的基于柔性衬底太赫兹石墨烯谐振器，其特征在于，石墨烯谐振器层(2)中的石墨烯条一(2-1)和石墨烯条二(2-2)的宽度均为4μπι。4.根据权利要求1所述的基于柔性衬底太赫兹石墨烯谐振器，其特征在于，石墨烯圆环(2-3)的内外直径分别为28 μπι和36 μπι。5.根据权利要求1所述的基于柔性衬底太赫兹石墨烯谐振器，其特征在于，扇形谐振区一(2-4-1)、扇形谐振区二(2-4-2)、扇形谐振区三(2-4-3)和扇形谐振区四(2_4_4)的宽度均为4 μπι。6.根据权利要求1所述的基于柔性衬底太赫兹石墨烯谐振器，其特征在于，柔性衬底(I)的厚度为7 μπι。
【专利摘要】基于柔性衬底太赫兹石墨烯谐振器，它涉及太赫兹石墨烯超材料。本实用新型现有的利用刚性衬底材料制备的太赫兹超材料，由于其不能弯曲成所需要的形状致使实际应用收到极大限制的问题。它包括衬底、柔性衬底、石墨烯谐振器，衬底上依次设置有柔性衬底和石墨烯谐振器层。本实用新型将石墨烯谐振器做在聚酰亚胺上，当光刻实验结束以后，可以将聚酰亚胺连同谐振器一起从硅片上剥离，做成柔性衬底的太赫兹超材料。与传统的刚性衬底相比，具有可弯曲等优点。谐振器所选用的材料是单层石墨烯，石墨烯除了导电、导热性能非常好，电阻率极低，电子迁移速率很快等优点外，其电导率可以通过外加电压有效地控制，这样就能非常方便地控制谐振产生的频率。
【IPC分类】H01L23/14
【公开号】CN204741012
【申请号】CN201520121897
【发明人】贺训军, 刘静, 徐荣超, 勾金雷, 樊旭尧, 于东旭
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年3月2日