基于二硫化钼薄膜结构太赫兹波开关的制作方法

本实用新型涉及太赫兹波开关，尤其涉及一种基于二硫化钼薄膜结构太赫兹波开关。

背景技术：

太赫兹技术是二十世纪80年代末发展起来的一种新技术。太赫兹波独特的频率范围(位于微波频段和光频段之间)覆盖了多数大分子物质的分子振动和转动光谱，因此多数大分子物质在太赫兹频段无论其吸收谱、反射谱还是发射谱都具有明显的指纹谱特性，这一点是微波所不具备的。太赫兹脉冲光源与传统光源相比具有很多独特的性质，如：瞬态性、宽带性、相干性、低能性等，这些特点决定了太赫兹技术在很多基础研究领域、工业应用领域、医学领域、通信领域以及生物领域中有相当重要的应用前景。因此太赫兹技术以及太赫兹器件的研究逐渐成为世界范围内广泛研究的热点。

太赫兹系统主要由辐射源、探测器件和各种功能器件组成。在实际应用中，由于应用环境噪声以及应用需要的限制等，需控制太赫兹波系统中的太赫兹波的通断，因而太赫兹波开关在实际中有重要的应用。当前国内外研究的并提出过的太赫兹波开关结构主要基于光子晶体、超材料等结构，这些结构往往很复杂，而且在实际制作过程中困难重重，成本较高，对加工工艺和加工环境要求也高。所以迫切需要提出结构简单、尺寸小、便于加工制作的太赫兹波开关来支撑太赫兹波应用领域的发展。

技术实现要素：

本实用新型提供一种基于二硫化钼薄膜结构太赫兹波开关，技术方案如下：

基于二硫化钼薄膜结构太赫兹波开关包括基底层、二氧化硅层、左侧矩形二硫化钼薄膜、开口环形二硫化钼薄膜、右侧矩形二硫化钼薄膜、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左侧矩形二硫化钼薄膜、开口环形二硫化钼薄膜、右侧矩形二硫化钼薄膜，左侧矩形二硫化钼薄膜、开口环形二硫化钼薄膜、右侧矩形二硫化钼薄膜自左向右分布在二氧化硅层上，左侧矩形二硫化钼薄膜的左端与二氧化硅层的左侧相连，右侧矩形二硫化钼薄膜的右端与二氧化硅层的右侧相连，左侧矩形二硫化钼薄膜的左端设有信号输入端，右侧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，开口环形二硫化钼薄膜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开口环形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的通断，实现开关效果。

所述的基底层的材料为P型硅材料，长度为12～14μm，宽度为5～7μm，厚度为2～4μm。所述的二氧化硅层的长度为12～14μm，宽度为5～7μm，厚度为2～4μm。所述的左侧矩形二硫化钼薄膜与右侧矩形二硫化钼薄膜的尺寸相同，长度均为2～4μm，宽度均为1～2μm。所述的开口环形二硫化钼薄膜的外圆半径为3～4μm，内圆半径为1～3μm，开口部分的圆心角为30°。所述的左侧矩形二硫化钼薄膜与开口环形二硫化钼薄膜、右侧矩形二硫化钼薄膜与开口环形二硫化钼薄膜之间的距离均为0.1～0.3μm。

附图说明：

图1是基于二硫化钼薄膜结构太赫兹波开关的三维结构示意图；

图2是基于二硫化钼薄膜结构太赫兹波开关的俯视图；

图3是实例1中二硫化钼薄膜结构太赫兹波开关处于“关”状态时的表面电场强度分布图；

图4是实例1中二硫化钼薄膜结构太赫兹波开关处于“开”状态时的表面电场强度分布图。

具体实施方式

如图1～2所示，基于二硫化钼薄膜结构太赫兹波开关包括基底层1、二氧化硅层2、左侧矩形二硫化钼薄膜3、开口环形二硫化钼薄膜4、右侧矩形二硫化钼薄膜5、信号输入端6、信号输出端7；基底层1的上层为二氧化硅层2，二氧化硅层2的上层铺有左侧矩形二硫化钼薄膜3、开口环形二硫化钼薄膜4、右侧矩形二硫化钼薄膜5，左侧矩形二硫化钼薄膜3、开口环形二硫化钼薄膜4、右侧矩形二硫化钼薄膜5自左向右分布在二氧化硅层2上，左侧矩形二硫化钼薄膜3的左端与二氧化硅层2的左侧相连，右侧矩形二硫化钼薄膜5的右端与二氧化硅层2的右侧相连，左侧矩形二硫化钼薄膜3的左端设有信号输入端6，右侧矩形二硫化钼薄膜5的右端设有信号输出端7；太赫兹信号从信号输入端6输入，从信号输出端7输出，开口环形二硫化钼薄膜4与基底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开口环形二硫化钼薄膜4的有效介电常数，从而可以控制太赫兹波的传输的通断，实现开关效果。

所述的基底层1的材料为P型硅材料，长度为12～14μm，宽度为5～7μm，厚度为2～4μm。所述的二氧化硅层2的长度为12～14μm，宽度为5～7μm，厚度为2～4μm。所述的左侧矩形二硫化钼薄膜3与右侧矩形二硫化钼薄膜5的尺寸相同，长度均为2～4μm，宽度均为1～2μm。所述的开口环形二硫化钼薄膜4的外圆半径为3～4μm，内圆半径为1～3μm，开口部分的圆心角为30°。所述的左侧矩形二硫化钼薄膜3与开口环形二硫化钼薄膜4、右侧矩形二硫化钼薄膜5与开口环形二硫化钼薄膜4之间的距离均为0.1～0.3μm。

实施例1

基于二硫化钼薄膜结构太赫兹波开关：

如图1～2所示，基于二硫化钼薄膜结构太赫兹波开关包括基底层1、二氧化硅层2、左侧矩形二硫化钼薄膜3、开口环形二硫化钼薄膜4、右侧矩形二硫化钼薄膜5、信号输入端6、信号输出端7；基底层1的上层为二氧化硅层2，二氧化硅层2的上层铺有左侧矩形二硫化钼薄膜3、开口环形二硫化钼薄膜4、右侧矩形二硫化钼薄膜5，左侧矩形二硫化钼薄膜3、开口环形二硫化钼薄膜4、右侧矩形二硫化钼薄膜5自左向右分布在二氧化硅层2上，左侧矩形二硫化钼薄膜3的左端与二氧化硅层2的左侧相连，右侧矩形二硫化钼薄膜5的右端与二氧化硅层2的右侧相连，左侧矩形二硫化钼薄膜3的左端设有信号输入端6，右侧矩形二硫化钼薄膜5的右端设有信号输出端7；太赫兹信号从信号输入端6输入，从信号输出端7输出，开口环形二硫化钼薄膜4与基底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开口环形二硫化钼薄膜4的有效介电常数，从而可以控制太赫兹波的传输的通断，实现开关效果。

基底层的材料为P型硅材料，长度为13.4μm，宽度为7μm，厚度为3μm。二氧化硅层的长度为13.4μm，宽度为7μm，厚度为3μm。左侧矩形二硫化钼薄膜与右侧矩形二硫化钼薄膜的尺寸相同，长度均为3μm，宽度均为1.5μm。开口环形二硫化钼薄膜的外圆半径为3.5μm，内圆半径为2μm，开口部分的圆心角为30°。左侧矩形二硫化钼薄膜与开口环形二硫化钼薄膜、右侧矩形二硫化钼薄膜与开口环形二硫化钼薄膜之间的距离均为0.2μm。基于二硫化钼薄膜结构太赫兹波开关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，得到在7.5THz频率点时开关处于“关”状态时表面电场强度分别如附图3所示，开关处于“开”状态时表面电场强度分别如附图4所示，经计算可得，消光比为0.83dB。