专利名称：磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，属于电磁器件领域。
背景技术：
超材料是一种周期性排列亚波长结构的人工合成媒质，由于其具有自然界媒质不存在的超常电磁特性，利用超材料强吸收电磁波特性作为吸收器引起人们越来越多的关注，可以应用于光谱医疗成像、违禁品探测以及电磁波的吸收和探测装置等；然而，现有的大多数吸收器的吸收带是单带，而且吸收带宽是固定不变，不能调谐；最近，人们利用不同的方法来实现吸收带宽可调谐，如机械调谐、加载有源和无源元件调谐、铁电材料调谐、液晶材料调谐以及半导体材料调谐等，但是这些调节方法具有带宽窄、结构复杂、精度不高、 不能集成以及制备成本高等缺点，不能很好的满足实际应用的需求。
发明内容本实用新型目的是为了解决现有的可调超材料吸收器存在带宽窄、结构复杂、精度不高、不能集成以及制备成本高的问题，提供了一种磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器。本实用新型所述磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，包括衬底、下金属地板层、绝缘介质层、电子开口谐振环层和悬臂梁，衬底上依次设置有下金属地板层、绝缘介质层和电子开口谐振环层，电子开口谐振环层包括两个金属条，两个金属条在绝缘介质层表面上平行设置， 在两个金属条之间由左端至右端依次设置左端开口连接条、左侧连接条、中间开口连接条、 右侧连接条和右端开口连接条，左端开口连接条、中间开口连接条和右端开口连接条的中部为断开的开口部位；所述左端开口连接条、中间开口连接条和右端开口连接条上的开口部位上分别设置有一个悬臂梁；所述悬臂梁包括支撑件、下层微梁、上层微梁和敏感材料层，下层微梁覆盖在开口部位上，并且所述下层微梁所在平面与连接条所在平面相平行，下层微梁的一端通过支撑件固定在开口部位一侧的连接条上，下层微梁的上表面设置有上层微梁，上层微梁的上表面设置有敏感材料层，下层微梁和上层微梁表面尺寸相同，敏感材料层表面尺寸为上层微梁表面尺寸的一半，且位于远离支撑件一侧。本实用新型的优点所述的电子开口谐振环层是由两相互嵌入对称的开口谐振环组成，两单谐振环有不同的开口缝隙和感应环，诱导出两种不同的LC谐振，敏感材料层的制备在上层微梁悬空端的上表面，磁驱动下层微梁和上层微梁使之向上翘起，高度力发生变化，形成不同的电容值，实现微机械系统可调的LC谐振。本实用新型能工作在 0. 2^1. 5THZ的太赫兹波段，与现有可调方法相比，它具有带宽宽、结构简单、精度高、能集成以及制备成本底等优点。经仿真实验证明，本实用新型能实现可调的双带吸收，而且每个带的吸收效率都大于85%，可以应用于光谱医疗成像、违禁品探测以及电磁波的吸收和探测装置等。
图1是所述磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器结构示意图；图2是图1的A向视图；图3是第一种单谐振环的示意图；图4是第二种单谐振环的示意图；图5是采用本实用新型的吸收器对电磁波进行吸收的吸收情况示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一下面结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，它包括衬底1、下金属地板层2、绝缘介质层3、电子开口谐振环层4和悬臂梁5，衬底1上依次设置有下金属地板层2、绝缘介质层3和电子开口谐振环层4，电子开口谐振环层4包括两个金属条4-1，两个金属条4-1在绝缘介质层3表面上平行设置，在两个金属条4-1之间由左端至右端依次设置左端开口连接条4-2、左侧连接条 4-3、中间开口连接条4-4、右侧连接条4-5和右端开口连接条4-6，左端开口连接条4-2、中间开口连接条4-4和右端开口连接条4-6的中部为断开的开口部位；所述左端开口连接条4-2、中间开口连接条4-4和右端开口连接条4-6上的开口部位上分别设置有一个悬臂梁5 ；所述悬臂梁5包括支撑件5-1、下层微梁5-2、上层微梁5_3和敏感材料层5_4，下层微梁5-2覆盖在开口部位上，并且所述下层微梁5-2所在平面与连接条所在平面相平行， 下层微梁5-2的一端通过支撑件5-1固定在开口部位一侧的连接条上，下层微梁5-2的上表面设置有上层微梁5-3，上层微梁5-3的上表面设置有敏感材料层5-4，下层微梁5-2和上层微梁5-3表面尺寸相同，敏感材料层5-4表面尺寸为上层微梁5-3表面尺寸的一半，且位于远离支撑件5-1 —侧。下层微梁5-2的悬空端距离绝电子开口谐振环层4上表面的高度为力。电子开口谐振环层4具有图3所示的第一种单谐振环6和图4所示的两个第二种单谐振环7，6和7为相互嵌入对称的单谐振环，两单谐振环有不同的开口缝隙和感应环，诱导出两种不同的LC谐振，敏感材料层的制备在上层微梁5-3悬空端的上表面，磁驱动下层微梁和上层微梁5-3使之向上翘起，高度力发生变化，形成不同的电容值，实现微机械系统可调的LC谐振。图5为采用本实用新型所述磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器吸收电磁波的情况，当高度为h=2 μ m时，吸收器在0. 414THz和0. 86THz处具有最大吸收率，分别为97%和95% ；当高度为h=4 μ m时，吸收器在0. 444THz和0. 985THz处具有最大吸收率，分别为99. 5%和95. 4% ；当高度为h=6 μ m时，吸收器在0. 456THz和1. 04THz处具有最大吸收率，分别为98. 7%和85% ；这些结果表明通过调节下层微梁和上层微梁5-3的高度可以实现在一定的频带范围内强吸收。
具体实施方式
二 本实施方式对实施方式一进一步说明，支撑件5-1是厚度为 2μπι的金层，电导率为4. 09X 107S/cmo具体实施方式
三本实施方式对实施方式一进一步说明，下层微梁5-2是厚度为 Iym的金层。
具体实施方式
四本实施方式对实施方式一进一步说明，上层微梁5-3是厚度为 0.4μπι的氮化硅薄膜层。
具体实施方式
五本实施方式对实施方式一进一步说明，上层微梁5-3是厚度为 0.5μπι的多晶硅薄膜层。
具体实施方式
六本实施方式对实施方式一进一步说明，敏感材料层5-4是金属镍薄膜层。
具体实施方式
七本实施方式对实施方式一进一步说明，敏感材料层5-4是镍铁
合金薄膜层。
具体实施方式
八本实施方式对实施方式一进一步说明，衬底1是厚度为500μπι 的硅层；下金属地板层2和电子开口谐振环层4均是厚度为0. 5 μ m的金层；绝缘介质层3 是厚度为4μπι的聚酰亚胺层。衬底1的介电常数为11. 9 ；下金属地板层2和电子开口谐振环层4的电导率为 4. 09 X 107S/cm ；绝缘介质层3的介电常数为2. 88，绝缘介质层3的损耗角正切为0. 05，即 tan(S)=0.05，其中δ为绝缘介质层3的损耗角。
具体实施方式
九本实施方式对实施方式一进一步说明，悬臂梁5的宽度与左端开口连接条4-2、中间开口连接条4-4和右端开口连接条4-6的宽度相同。
具体实施方式
十本实施方式对实施方式一进一步说明，所有悬臂梁5的固定端都与开口部位的同一侧固定连接。
权利要求1.磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，其特征在于，它包括衬底(1)、下金属地板层(2 )、绝缘介质层(3 )、电子开口谐振环层(4 )和悬臂梁(5 )，衬底(1)上依次设置有下金属地板层(2)、绝缘介质层(3)和电子开口谐振环层(4)，电子开口谐振环层(4)包括两个金属条(4-1)，两个金属条(4-1)在绝缘介质层(3)表面上平行设置，在两个金属条(4-1)之间由左端至右端依次设置左端开口连接条(4-2)、左侧连接条(4-3 )、中间开口连接条(4-4 )、右侧连接条(4-5 )和右端开口连接条(4-6 )，左端开口连接条(4-2)、中间开口连接条(4-4)和右端开口连接条(4-6)的中部为断开的开口部位；所述左端开口连接条(4-2)、中间开口连接条(4-4)和右端开口连接条(4-6)上的开口部位上分别设置有一个悬臂梁(5)；所述悬臂梁(5)包括支撑件(5-1)、下层微梁(5-2)、上层微梁(5-3)和敏感材料层 (5-4)，下层微梁(5-2)覆盖在开口部位上，并且所述下层微梁(5-2)所在平面与连接条所在平面相平行，下层微梁(5-2)的一端通过支撑件(5-1)固定在开口部位一侧的连接条上， 下层微梁(5-2)的上表面设置有上层微梁(5-3)，上层微梁(5-3)的上表面设置有敏感材料层(5-4)，下层微梁(5-2)和上层微梁(5-3)表面尺寸相同，敏感材料层(5-4)表面尺寸为上层微梁(5-3 )表面尺寸的一半，且位于远离支撑件(5-1) —侧。
2.根据权利要求1所述磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，其特征在于，支撑件(5-1)是厚度为2 μ m的金层。
3.根据权利要求1所述磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，其特征在于，下层微梁(5-2)是厚度为Ιμπι的金层。
4.根据权利要求1所述磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，其特征在于，上层微梁(5-3)是厚度为0. 4μ m的氮化硅薄膜层。
5.根据权利要求1所述磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，其特征在于，上层微梁(5-3)是厚度为0. 5μπι的多晶硅薄膜层。
6.根据权利要求1所述磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，其特征在于，敏感材料层(5-4)是金属镍薄膜层。
7.根据权利要求1所述磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，其特征在于，敏感材料层(5-4 )是镍铁合金薄膜层。
8.根据权利要求1所述磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，其特征在于，衬底(1)是厚度为500 μ m的硅层；下金属地板层(2)和电子开口谐振环层(4)均是厚度为 0. 5 μ m的金层；绝缘介质层(3)是厚度为4 μ m的聚酰亚胺层。
9.根据权利要求1所述磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，其特征在于，悬臂梁(5)的宽度与左端开口连接条(4-2)、中间开口连接条(4-4)和右端开口连接条(4-6) 的宽度相同。
10.根据权利要求1所述磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，其特征在于，所有悬臂梁(5)的固定端都与开口部位的同一侧固定连接。
专利摘要磁控微机械系统双带可调微波超材料吸收器，属于电磁器件领域，本实用新型为解决现有的可调超材料吸收器存在带宽窄、结构复杂、精度不高、不能集成以及制备成本高的问题。本实用新型包括衬底、下金属地板层、绝缘介质层、电子开口谐振环层和悬臂梁，衬底上依次设置有下金属地板层、绝缘介质层和电子开口谐振环层，电子开口谐振环层上的左端开口连接条、中间开口连接条和右端开口连接条的中部为断开的开口部位；开口部位上分别设置有一个悬臂梁；悬臂梁包括支撑件、下层微梁、上层微梁和敏感材料层，下层微梁的上表面依次设置有上层微梁、敏感材料层，下层微梁和上层微梁表面尺寸相同，敏感材料层表面尺寸为上层微梁表面尺寸的一半。
文档编号H01Q17/00GK202231159SQ201120410538
公开日2012年5月23日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者桂太龙, 梅金硕, 殷景华, 王建民, 王玥, 贺训军, 齐迹 申请人:哈尔滨理工大学