一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器的制作方法

本发明属于吸收器技术领域，涉及一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器。

背景技术：

太赫兹波又称太赫兹射线，是指频率为0.1～10THz之间的电磁波，波长范围为30μm～3mm，介于红外与微波之间。在长波处与毫米波相重合，短波处与红外线相重合，正是由于其特殊的频率位置，所以太赫兹波的研究涉及了电子学和光子学两个范畴。但是由于人们对于该波段电磁波认识的有限性，太赫兹波技术的发展受到一定的限制，使得对于电磁波谱的研究和应用呈现出“太赫兹空隙”。但随着科技的进步，科研人员对于太赫兹波的研究，“太赫兹空隙”也逐渐得到填补，太赫兹波的特点和优势也慢慢显露出来。太赫兹波在成像技术、安全检查、雷达和通讯等方面有着非常重要的应用。在众多的太赫兹应用领域中，对于太赫兹波的控制和吸收也显得尤为重要。

太赫兹吸收器是指在特定频率处将入射的太赫兹波的大部分能量吸收，使得几乎没有能量反射。太赫兹吸收器在电磁隐身、热辐射、传感、热成像和辐射热仪等方面具有非常大的潜在应用价值。因此太赫兹吸收器的发展至关重要。目前，大部分高Q值超材料吸波器采用金属-电介质-金属的结构，虽然可以达到高吸收的效果，但金属易被氧化、具有较高的欧姆损耗、热稳定性较差、结构相对复杂，不具有可调性，其应用受到限制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器，解决了现有技术中存在的金属易被氧化、高损耗、热稳定性差、结构复杂的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器，包括多个单元结构，单元结构由聚酰亚胺组成的衬底和P型掺杂硅组成的顶层构成。

本发明的特点还在于：

衬底的横切面为正方形，顶层为圆柱体。

P型掺杂硅的电阻率为1Ω·cm^-1～10Ω·cm^-1。

顶层的半径为105μm～125μm，厚度为70μm～95μm。

衬底的厚度为15μm～30μm。

顶层的中心轴位于衬底横切面对角线的交点处。

单元结构以N×N排列，且相邻单元结构的顶层之间的距离为300μm～350μm。

本发明的有益效果是：

本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器顶层结构由P型掺杂硅构成，相较于N型掺杂，P型掺杂硅本身对太赫兹波有着较好的吸附性；

本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器，相较于金属超材料吸波器，结构简单，不需要多层超材料堆叠，易于加工，并且稳定性强；

本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器，采用全介质材料且顶层为圆柱体结构，使得吸收器具备柔性特点，同时还具有高Q值、对TE、TM模式极化不敏感等特点；

本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器，通过改变衬底和顶层的几何参数可以改变该吸收器的吸收特性；

本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器可通过改变光照强度实现器件吸收率的调制。

附图说明

图1是本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器的结构示意图图；

图2是本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器的吸收曲线图；

图3是本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器顶层圆柱体不同半径时的吸收曲线图；

图4是本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器顶层圆柱体不同厚度时的吸收曲线图；

图5是本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器在不同光照强度下的吸收曲线图。

图中，1.衬底，2.顶层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器，如图1所示，包括由聚酰亚胺组成的衬底1和电阻率为1Ω·cm^-1～10Ω·cm^-1的P型掺杂硅组成的顶层2构成的单元结构按照N×N排列组成。

其中，衬底1的横切面为正方形，顶层2为圆柱体，衬底1的厚度为15μm～30μm，顶层2的半径为105μm～125μm，厚度为70μm～95μm，顶层2的中心轴位于衬底1的横切面对角线的交点处，相邻单元结构的顶层2之间的距离为300μm～350μm。

本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器中横切面为正方形衬底有利于多个单元结构进行排列，圆柱形的顶层使得吸收器具有极化方向不敏感特性，对于不同方向的波具有相同的吸收效果，全介质材料的选取，使得吸收器不易被氧化，损耗低，稳定性高，窄带高吸收，高Q值的特点。

由图2可看出，本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器在0.558THz处反射和透射达到最低，吸收率达到最高，吸收率达到98.83％，Q值可达13.7。

由图3可看出，本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器在顶层圆柱体半径分别为105μm、110μm、115μm、120μm、125μm时的吸收曲线图，当半径为115μm时吸收率可达到最高值。

由图4可看出，本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器在顶层圆柱体厚度分别为70μm、75μm、80μm、87μm、90μm时的吸收曲线图，当厚度为87μm时吸收率可达到最高值。

由图4可看出，本发明一种基于复合型全介质的光可调高Q值太赫兹吸收器在不同光照情况下的吸收曲线图，不同光照条件下等离子体的载流子浓度不同，因此吸收曲线也不同。当光照强度为0μJ/cm²时，本发明的吸收器在0.558THz处的吸收率达98.83％，当光照强度不断增强，载流子浓度也发生改变，对应吸收曲线发生改变，吸收率不断下降，当光强增至340μJ/cm²时，吸收率下降30％左右，调制深度约为53.1％，从而实现光调控。