薄膜天线结构及其制备方法、天线系统技术方案

本发明专利技术提供了一种薄膜天线结构及其制备方法、天线系统。该薄膜天线结构包括：底层透明柔性层；至少一层石墨烯天线层，位于底层透明柔性层上表面；石墨烯天线层中具有至少一个石墨烯天线图案；顶层透明柔性层，位于石墨烯天线层上表面，顶层透明柔性层、底层透明柔性层、石墨烯天线图案侧壁之间形成真空空腔。本发明专利技术实现了天线结构的薄膜化、透明化和灵活性，薄膜化的天线结构，可以集成更多的频段，实现多频段收发，有利于薄膜天线结构和器件应用于5G网络。

【技术实现步骤摘要】
薄膜天线结构及其制备方法、天线系统
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种薄膜天线结构及其制备方法、天线系统。
技术介绍
随着移动数据设备例如智能手机、平板电脑等的普及，人们更加迫切需要在任何地方都能进行联网，在移动数据设备中天线是接触网络的唯一部件，这就要求移动数据设备具有不同的制式和不同的无线频段相对接的天线。天线尺寸由工作带宽、工作频率和辐射效率决定。更大尺寸的天线能够提供更大的带宽和更高的效率，天线尺寸越大还能够保持辐射效率不变。然而，现有的移动数据设备更加轻薄化，这给天线的预留空间越来越少，这极大限制了天线的带宽和频率，这也给网络和移动数据设备带来巨大挑战。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术旨在提供一种薄膜天线结构及制备方法、天线系统，从而实现天线的薄膜化，多频化和使用灵活性。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种薄膜天线结构，其包括：底层透明柔性层；至少一层石墨烯天线层，位于底层透明柔性层上表面；石墨烯天线层中具有至少一个石墨烯天线图案；顶层透明柔性层，位于石墨烯天线层上表面，顶层透明柔性层、底层透明柔性层、石墨烯天线图案侧壁之间形成真空空腔。优选地，所述石墨烯天线层中具有多个不同的石墨烯天线图案；每个石墨烯天线图案具有根部，多个不同的石墨烯天线图案的根部连接于一连接端；连接端用于与外界的馈线端连接。优选地，多个不同的石墨烯天线图案一体形成。优选地，多个不同的石墨烯天线图案的长度延伸方向相同。优选地，在底层透明柔性层和顶层透明柔性层之间具有多层堆叠的石墨烯天线层，在每层石墨烯天线层之间设置有层间透明柔性层；顶层透明柔性层、与顶层透明柔性层相距最近的层间透明柔性层、与顶层透明柔性层相邻的石墨烯天线图案侧壁之间构成真空空腔；底层透明柔性层、与底层透明柔性层相距最近的层间透明柔性层、与底层透明柔性层相邻的石墨烯天线图案侧壁之间构成真空空腔；相邻的层间透明柔性层与其之间的石墨烯天线图案侧壁之间构成真空空腔。优选地，针对多层石墨烯天线层，至少一层石墨烯天线层中的石墨烯天线图案是以该层石墨烯天线层中的一个石墨烯天线图案为基准，经沿一个或多个方向缩放得到，或者沿一个或多个方向缩放得到的图案再重复排列并循环此过程得到。优选地，针对多层石墨烯天线层，至少一层石墨烯天线层中的石墨烯天线图案是以一个相同的半圆作为基础单元进行缩放回旋重复排列得到的连续图案。优选地，所述层间透明柔性层采用透明的单层氧化石墨烯薄膜制成。优选地，每层所述石墨烯天线层由透明的单原子层石墨烯薄膜制成。优选地，所述底层透明柔性层采用透明的单层氧化石墨烯薄膜制成。优选地，所述顶层透明柔性层采用透明的单层氧化石墨烯薄膜制成。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种天线系统，其特征在于，包括：处理器、信号识别器、信号转送器、馈线和上述的薄膜天线结构；其中，薄膜天线结构的每层石墨烯天线层与馈线相连接，通过馈线将信号传输给信号识别器，或者通过馈线接收来自信号转送器的信号；信号识别器，接收馈线传输的信号，并且根据所设定的信号种类，对该信号进行识别并标记，然后发送至信号转送器中；或者接收信号转送器发送的信号，根据所设定的信号种类，进行识别并标记，然后经馈线传输给石墨烯天线层；信号转送器，接收信号识别器发送的标记的信号并发送给处理器；或者信号转送器接收处理器发送的信号并且发送给信号识别器。优选地，所述石墨烯天线层中具有多个不同的石墨烯天线图案；每个石墨烯天线图案具有根部，多个不同的石墨烯天线图案的根部连接于一连接端；连接端用于与外界的馈线端连接。优选地，多个不同的石墨烯天线图案一体形成。优选地，多个不同的石墨烯天线图案的长度延伸方向相同。优选地，在底层透明柔性层和顶层透明柔性层之间具有多层堆叠的石墨烯天线层，在每层石墨烯天线层之间设置有层间透明柔性层。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种薄膜天线结构的制备方法，其包括：步骤01：提供一底层透明柔性层；步骤02：将石墨烯薄膜转移至底层透明柔性层上；步骤03：图形化石墨烯薄膜，在石墨烯薄膜中刻蚀出至少一个石墨烯天线图案，形成石墨烯天线层；步骤04：真空下在石墨烯天线层上覆盖顶层透明柔性层；顶层透明柔性层、底层透明柔性层、石墨烯天线图案侧壁之间的空隙构成空腔。优选地，所述步骤01包括：首先，提供一衬底；其次，采用外延工艺在衬底上形成底层透明柔性层。优选地，所述步骤02之后且在所述步骤03之间，还包括：对完成步骤02的结构进行低温键合工艺，使得石墨烯薄膜的边缘与对应的底层透明柔性层的边缘相键合。优选地，所述步骤03包括：步骤031：设计石墨烯天线层的掩膜版目标图案；目标图案中具有至少一个石墨烯天线图案；步骤032：将目标图案中每个石墨烯天线图案拆分出来，构成多个掩膜版图案；步骤033：利用每个石墨烯天线图案掩膜版对石墨烯薄膜进行多次图案化工艺，从而将每个石墨烯天线图案刻蚀到石墨烯薄膜中。优选地，针对多层石墨烯天线层，至少一层石墨烯天线层中的石墨烯天线图案是以该层石墨烯天线层中的一个石墨烯天线图案为基准，经沿一个或多个方向缩放得到，或者沿一个或多个方向缩放得到的图案再重复排列并循环此过程得到；采用相移掩膜或多重图形化方法来形成该层的每个石墨烯天线图案的掩膜版图案的制备。优选地，针对多层石墨烯天线层，至少一层石墨烯天线层中的石墨烯天线图案是以一个相同的半圆作为基础单元进行缩放回旋重复排列得到的连续图案；采用相移掩膜或多重图形化方法来形成该层的每个石墨烯天线图案的掩膜版图案的制备。优选地，所述所述石墨烯天线层中具有多个不同的石墨烯天线图案；每个石墨烯天线图案具有根部，多个不同的石墨烯天线图案的根部连接于一连接端；连接端用于与外界的馈线端连接；所述步骤032中还包括：将多个石墨烯天线图案的根部和所述连接端构成一个掩膜版图案；所述步骤033中还包括：利用多个石墨烯天线图案的根部构成的掩膜版图案，对石墨烯薄膜进行图案化，在石墨烯薄膜中形成多个石墨烯天线图案的根部和所述连接端。优选地，所述步骤04之后，还包括：对顶层透明柔性层的边缘进行真空低温键合工艺，使顶层透明柔性层的边缘与对应的石墨烯天线层的边缘相键合。优选地，所述步骤03之后且在所述步骤04之前，还包括：真空环境下，制备过程堆叠的石墨烯天线层和层间透明柔性层的过程；层间透明柔性层设置于每层石墨烯天线层之间。本专利技术的薄膜天线结构，采用底层透明柔性层、至少一层石墨烯天线层和顶层透明柔性层，实现了天线结构的薄膜化、透明化和灵活性，薄膜化的天线结构，可以集成更多的频段，实现多频段收发，有利于薄膜天线结构和器件应用于5G网络。附图说明图1为本专利技术的一个较佳实施例的薄膜天线结构的截面结构示意图图2为本专利技术的一个较佳实施例的第一层石墨烯天线层的俯视示意图图3为本专利技术的一个较佳实施例的第二层石墨烯天线层的俯视示意图图4为本专利技术的一个较佳实施例的薄膜天线系统的方块图图5为本专利技术的一个较佳实施例的薄膜天线结构的制备方法的流程示意图图6～10为本专利技术的一个较佳实施例的薄膜天线结构的制备方法的各步骤示意图具体实施方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜天线结构，其特征在于，包括：底层透明柔性层；至少一层石墨烯天线层，位于底层透明柔性层上表面；石墨烯天线层中具有至少一个石墨烯天线图案；顶层透明柔性层，位于石墨烯天线层上表面，顶层透明柔性层、底层透明柔性层、石墨烯天线图案侧壁之间形成真空空腔。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜天线结构，其特征在于，包括：底层透明柔性层；至少一层石墨烯天线层，位于底层透明柔性层上表面；石墨烯天线层中具有至少一个石墨烯天线图案；顶层透明柔性层，位于石墨烯天线层上表面，顶层透明柔性层、底层透明柔性层、石墨烯天线图案侧壁之间形成真空空腔。2.根据权利要求1所述的薄膜天线结构，其特征在于，所述石墨烯天线层中具有多个不同的石墨烯天线图案；每个石墨烯天线图案具有根部，多个不同的石墨烯天线图案的根部连接于一连接端；连接端用于与外界的馈线端连接。3.根据权利要求2所述的薄膜天线结构，其特征在于，多个不同的石墨烯天线图案一体形成。4.根据权利要求2所述的薄膜天线结构，其特征在于，多个不同的石墨烯天线图案的长度延伸方向相同。5.根据权利要求1所述的薄膜天线结构，其特征在于，在底层透明柔性层和顶层透明柔性层之间具有多层堆叠的石墨烯天线层，在每层石墨烯天线层之间设置有层间透明柔性层；顶层透明柔性层、与顶层透明柔性层相距最近的层间透明柔性层、与顶层透明柔性层相邻的石墨烯天线图案侧壁之间构成真空空腔；底层透明柔性层、与底层透明柔性层相距最近的层间透明柔性层、与底层透明柔性层相邻的石墨烯天线图案侧壁之间构成真空空腔；相邻的层间透明柔性层与其之间的石墨烯天线图案侧壁之间构成真空空腔。6.根据权利要求5所述的薄膜天线结构，其特征在于，针对多层石墨烯天线层，至少一层石墨烯天线层中的石墨烯天线图案是以该层石墨烯天线层中的一个石墨烯天线图案为基准，经沿一个或多个方向缩放得到，或者沿一个或多个方向缩放得到的图案再重复排列并循环此过程得到。7.根据权利要求5所述的薄膜天线结构，其特征在于，针对多层石墨烯天线层，至少一层石墨烯天线层中的石墨烯天线图案是以一个相同的半圆作为基础单元进行缩放回旋重复排列得到的连续图案。8.根据权利要求5所述的薄膜天线结构，其特征在于，所述层间透明柔性层采用透明的单层氧化石墨烯薄膜制成。9.根据权利要求1所述的薄膜天线结构，其特征在于，每层所述石墨烯天线层由透明的单原子层石墨烯薄膜制成。10.根据权利要求1所述的薄膜天线结构，其特征在于，所述底层透明柔性层采用透明的单层氧化石墨烯薄膜制成。11.根据权利要求1所述的薄膜天线结构，其特征在于，所述顶层透明柔性层采用透明的单层氧化石墨烯薄膜制成。12.一种天线系统，其特征在于，包括：处理器、信号识别器、信号转送器、馈线和权利要求1所述的薄膜天线结构；其中，薄膜天线结构的每层石墨烯天线层与馈线相连接，通过馈线将信号传输给信号识别器，或者通过馈线接收来自信号转送器的信号；信号识别器，接收馈线传输的信号，并且根据所设定的信号种类，对该信号进行识别并标记，然后发送至信号转送器中；或者接收信号转送器发送的信号，根据所设定的信号种类，进行识别并标记，然后经馈线传输给石墨烯天线层；信号转送器，接收信号识别器发送的标记的信号并发送给处理器；或者信号转送器接收处理器发送的信号并且发送给信号识别器。13.根据权利要求12所述的天线系统，其特征在于，所述石墨烯天线层中具有多个不同的石墨烯天线图案；每个石墨烯天线图案具有根部，多个不同的石墨烯天线图案的根部连接于一连接端；连接端用于与外界的馈线端连接。14.根据权利要求13所述的天线系统，其特征在于，多个不同的石墨烯天线图案一体形成。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪际军，
申请(专利权)人：全普光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31