一种高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片及制备方法与流程

本发明提供一种高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片，是对现有的“太赫兹偏振片”结构的改进，本发明进一步提供了该芯片的制备方法，属于太赫兹成像技术领域。

背景技术：

偏振光学成像技术是一种新型的光学成像技术。通过对光波偏振特性的探测，可以获得其它成像技术难以获得的独特信息，能够有效地增加信息探测维度和选择性。近年来，偏振光学成像技术被证明了可应用于雾霾或其它散射介质中的去雾清晰成像中。太赫兹波（thz）具有独特的时域脉冲、低能、谱指纹和宽带等特性，thz成像和thz波谱学在物理学在物理化学、材料科学、生物医学、环境科学、安全检查、卫星通讯等领域有着广阔的应用前景。太赫兹波偏振成像已经成为太赫兹探测与成像的新兴技术（《中国激光》/2016//1;连续太赫兹波偏振成像检测）。

目前，太赫兹波偏振成像的技术瓶颈是高消光比和结构稳定性好的太赫兹偏振芯片。现有的太赫兹偏振片采用衬底/光栅(聚合物薄膜/铝或金)结构，存在的主要缺陷是聚合物薄膜的热稳定性，影响器件的性能和可靠性。2015年，中国发明专利cn104536075a提出了一种太赫兹偏振片（cn201510025668.6），虽然由于采用三层结构，提高了偏振片的消光比，但是存在的缺陷是采用聚合物材料作为偏振片结构材料，在聚合物薄膜中埋入三层金属栅结构，使得实现器件需要金属框架来支撑聚合物薄膜太赫兹偏振片，在实际使用过程中，在热稳定性和结构可靠性方面存在缺陷。

高性能、高可靠、高环境适应的太赫兹波偏振成像，迫切需要高性能、高可靠、高环境适应的太赫兹偏振片。

技术实现要素：

本发明提供了一种高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片，解决了现有太赫兹滤偏振片在热稳定性、结构可靠性和消光比方面存在的瓶颈，具有高性能、高可靠、高环境适应性等特点，能够满足高性能太赫兹偏振成像应用的需求。。

本发明还提供了一种高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片的制备方法，采用新的高稳定性材料高阻硅作为基片，采用新的双层金属栅器件结构，提高太赫兹偏振芯片的热稳定性和结构可靠性，提高太赫兹偏振芯片在偏振方向透光效率和消光比。

本发明提供了一种高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片，其特征在于：由高阻硅基片和紫外胶薄膜及金属薄膜构成层状结构；

其中，在高阻硅基片上设有一层高低错落分布栅状结构的紫外胶薄膜；紫外胶薄膜的上表面复合有金属薄膜。

所述的紫外压印胶薄膜的栅状结构高度为10~30微米，紫外压印胶薄膜的栅状结构底部的厚度为10~15微米；

所述的紫外压印胶薄膜的上表面覆盖的金属薄膜为金、银或铝金属材料，厚度为1~3微米。

本发明所述的一种高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片的制备方法，包括以下步骤：

1）根据太赫兹波工作波长，设计出具有周期为p的周期性栅状结构压印模版；

2）采用热压印技术获得中间聚合物模版；

3）在高阻硅基片上采用旋涂工艺旋涂紫外胶薄膜；

4）采用紫外压印技术在紫外胶薄膜上进行紫外压印；

5）脱模版后获得周期性栅状结构紫外压印胶薄膜；

6）采用电子束蒸镀技术，在紫外压印胶薄膜上表面蒸镀金属薄膜,获得高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片。

步骤1）所述的周期栅状压印模版为周期性栅状结构。

步骤3）所述的金属薄膜为金、银或铝金属材料。

本发明积极效果在于：

采用高阻硅基片克服了现有太赫兹偏振片在支撑结构上的缺陷，使得太赫兹偏振片从需要框架支撑的太赫兹偏振薄膜，发展成为具有很强结构稳定性和可靠性的太赫兹偏振芯片。本发明采用标准紫外纳米压印工艺和微机械电子系统（mems）工艺制备，制备工艺成熟、可靠，能够用于本发明提出的高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片的规模化制造。

附图说明

图1为本发明高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片具体结构示意图；

图2为本发明高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片制备工艺流程示意图；

图中，1、高阻硅基片；2、紫外压印胶薄膜；3、金属薄膜；4、中间聚合物模版；5：周期性栅状结构压印模版。

具体实施方式

通过以下实施例进一步描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的，本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，本发明所述的一种高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片是由高阻硅基片1和紫外压印胶薄膜2及金薄膜3构成层状结构；其中，在高阻硅基片1上有一层高低错落分布栅状结构的紫外压印胶薄膜2，紫外压印胶薄膜2底部的厚度d1为10~15微米mm，紫外压印胶薄膜2栅状结构的高度d2为10~30微米；紫外压印胶栅状结构薄膜2栅状结构的上表面覆盖有金属薄膜3，d3厚度为1~3微米。

实施例2

1、根据太赫兹波工作波长，设计出具有周期为p的周期性金属或者非金属周期栅压印模版5，如图2（a）；

2、采用热压印技术获得中间聚合物模版4，如图2（b）；

3、在高阻硅基片1上(图2（c）)采用旋涂工艺旋涂stu紫外压印胶薄膜2，如图2(c)；

4、采用紫外压印技术在stu紫外压印胶薄膜2上进行紫外压印，如图2(d)；

5、脱模版后获得如图2（e）的结构；

6、采用电子束蒸镀技术，蒸镀铝或者金薄膜，如图2（f）,获得高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片（参见图1）。

试验例1

将实施例1制备的高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片进行测试，本发明高阻硅基双金属栅太赫兹高效偏振芯片太赫兹波的波长在3μm到1000μm，高阻硅能透过从(1.2μm)到mm(1000μm)电磁波。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片及制备方法，在高阻硅基片上设有一层高低错落分布栅状结构的紫外胶薄膜；紫外胶薄膜的上表面复合有金属薄膜。采用高阻硅基片克服了现有太赫兹偏振片在支撑结构上的缺陷，使得太赫兹偏振片从需要框架支撑的太赫兹偏振薄膜，发展成为具有很强结构稳定性和可靠性的太赫兹偏振芯片。本发明采用标准紫外纳米压印工艺和微机械电子系统（MEMS）工艺制备，制备工艺成熟、可靠，能够用于本发明提出的高阻硅基双金属栅太赫兹偏振芯片的规模化制造。

技术研发人员：石东海;王庆康
受保护的技术使用者：北京科易达知识产权服务有限公司
技术研发日：2018.10.29
技术公布日：2018.12.18