锑化铟薄膜太赫兹超表面及其热调谐方法、制备方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种锑化铟薄膜太赫兹超表面及其热调谐方法、制备方法，通过将太赫兹超表面设置为矩形基板层，柱阵列结构层，以及锑化铟薄膜三层结构，能够实现在温度改变时，锑化铟薄膜的介电常数随之改变，从而使本发明专利技术实施例的太赫兹超表面的共振频率发生改变，因此，本发明专利技术实施例的太赫兹超表面能够通过改变温度改变共振频率，同时增加太赫兹波共振频率的调谐范围，并且，本发明专利技术实施例的太赫兹超表面制备方法简单，适合广泛地应用于光电制造领域，从而提高太赫兹超表面的应用范围。

THz Supersurface of InSb Thin Film and Its Thermal Tuning Method and Preparation Method

The embodiment of the invention provides a terahertz Supersurface of the indium antimony film, a method for thermal tuning and a preparation method. By setting the terahertz Supersurface as a rectangular substrate layer, a column array structure layer and a three-layer structure of the indium antimony film, the dielectric constant of the indium antimony film can be changed as the temperature changes, thus making the total of the terahertz Supersurface of the embodiment of the invention possible. Therefore, the terahertz Supersurface of the embodiment of the present invention can change the resonance frequency by changing the temperature, while increasing the tuning range of the terahertz wave resonance frequency. Moreover, the terahertz Supersurface preparation method in the embodiment of the present invention is simple and suitable for wide application in the field of photoelectric manufacturing, thereby improving the application range of the terahertz supersurface.

【技术实现步骤摘要】
锑化铟薄膜太赫兹超表面及其热调谐方法、制备方法
本专利技术涉及太赫兹波
，特别是涉及一种锑化铟薄膜太赫兹超表面及其热调谐方法、制备方法。
技术介绍
太赫兹波又称THz射线，是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，太赫兹波在传感、成像、生物医学等领域都有着广泛的应用。然而，与红外线或者微波相比，太赫兹波的发展相对缓慢，这是因为在自然界中很难找到能够直接用于检测太赫兹的材料。不过，随着超材料的出现与发展，这个问题逐渐得到了解决。超材料是具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。其中，超表面便是一种二维等效超材料。超表面是一种周期性人工结构，其结构单元尺寸远小于工作波长。超表面能够通过改变其几何尺寸，而对不同频率的电磁波产生响应。更重要的是，超表面对于太赫兹波有着独特的响应，目前已经有多种超表面结构，例如：完美吸收体，磁镜，宽带反射器等。现有的超表面通常利用弹性材料，石墨烯、液晶、钛酸锶、相变氧化物等材料来进行工作频率的调控，虽然现有的超表面能够实现对太赫兹波的检测与调谐，但是，由上述材料实现的超表面调控，其调谐原理为通过改变超表面的电压或机械压力等而改变太赫兹的共振频率。例如，通过电压调谐由液晶制成的超表面，通过机械压力调谐由弹性材料制成的超表面，但是，受限于液晶材料的电压可调范围，上述电压调谐方法存在调谐范围小的问题，并且，机械压力调谐方法存在容易使材料变形甚至损坏的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种锑化铟薄膜太赫兹超表面及其热调谐方法、制备方法，以实现增加太赫兹波共振频率的调谐范围，进而增加超表面的工作范围和应用场景。具体技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面，包括：矩形基板层，柱阵列结构层，以及锑化铟薄膜，其中，所述柱阵列结构层中的各柱状阵列结构体排列于所述矩形基板层上，所述锑化铟薄膜覆盖于所述柱状阵列结构体的上表面以及所述矩形基板层的上表面。可选的，所述矩形基板层的材料为聚二甲基硅氧烷，所述柱阵列结构层的材料为硅。可选的，所述矩形基板层的厚度为6～10μm；所述柱状阵列结构体的半径为60～70μm，所述柱状阵列结构体的厚度为55～65μm；所述锑化铟薄膜的厚度为110～600nm。可选的，所述太赫兹超表面的共振频率随温度升高而增加。可选的，所述太赫兹超表面的共振频率随所述锑化铟薄膜厚度的增加而增加。第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面的热调谐方法，应用于第一方面所述的基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面，包括：将所述太赫兹超表面加热至不同的温度；利用太赫兹波照射处于不同温度下的所述太赫兹超表面，得到不同的共振频率；基于所述不同的共振频率，确定所述太赫兹超表面的工作频率范围。可选的，所述太赫兹波的照射方法为垂直照射于所述太赫兹超表面的表面。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面的制备方法，包括：在矩形基板层上铺设硅层；利用光刻法在所述硅层上刻蚀出柱状阵列结构体，得到柱阵列结构层；在所述矩形基板层和所述柱阵列结构层的上表面镀锑化铟，形成锑化铟薄膜，得到所述基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面。可选的，所述矩形基板层的厚度为6～10μm；所述柱状阵列结构体的半径为60～70μm，所述柱状阵列结构体的厚度为55～65μm；所述锑化铟薄膜的厚度为110～600nm。可选的，所述矩形基板层的材料为聚二甲基硅氧烷。本专利技术实施例提供的一种锑化铟薄膜太赫兹超表面及其热调谐方法、制备方法，通过将太赫兹超表面设置为矩形基板层，柱阵列结构层，以及锑化铟薄膜三层结构，能够在温度改变时，锑化铟薄膜的介电常数随之改变，从而使本专利技术实施例的太赫兹超表面的共振频率发生改变，因此，本专利技术实施例的太赫兹超表面能够通过改变温度改变共振频率和工作频率，从而增加太赫兹波共振频率的调谐范围，并且，本专利技术实施例的太赫兹超表面制备方法简单，适合广泛地应用于光电器件制造领域，从而增加太赫兹超表面的应用范围。当然，实施本专利技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面的结构示意图；图2为本专利技术实施例的太赫兹超表面中的一个单元结构的示意图；图3a为本专利技术实施例的基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面在不同温度下的吸收谱；图3b为本专利技术实施例的基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面对照射到表面的太赫兹波的吸收率随温度变化的示意图；图4为本专利技术实施例的基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面中锑化铟薄膜的厚度不同时，共振频率随温度变化的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面，包括：矩形基板层，柱阵列结构层，以及锑化铟薄膜，其中，柱阵列结构层中的各柱状阵列结构体排列于矩形基板层上。图1为本专利技术实施例基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面的结构示意图，参考图1，三层结构分层显示，最下层为矩形基板层，中间层为柱阵列结构层，最上层为锑化铟(InSb)薄膜层。其中，矩形基板层可以通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)制得，柱阵列结构层可以通过硅制得，例如硅单质。太赫兹超表面的共振频率随温度升高而增加，赫兹超表面的共振频率随锑化铟薄膜厚度的增加而增加。图2为本专利技术实施例的太赫兹超表面中的一个单元结构的示意图，参考图2，锑化铟薄膜(斜纹填充处)覆盖于柱状阵列结构体的上表面，同时锑化铟薄膜(斜纹填充处)也覆盖于矩形基板层的上表面。在进行实际应用的时候，太赫兹光源如图所示，可以垂直入射到超表面上。上述一个单元结构可以作为一个全介质吸收器的一个最小单元。作为本专利技术实施例一种可选的实施方式，矩形基板层的厚度范围(图1中以b表示)为6～10μm，优选为8μm；柱状阵列结构体的半径(图2中以r表示)范围为60～70μm，优选为64μm；柱状阵列结构体的厚度(图2中以h表示)范围为55～65μm，优选为60μm；锑化铟薄膜的厚度(图1中以a表示)范围为110～600nm，优选为110nm。本专利技术实施例的太赫兹超表面的晶格常数(图2中以p表示)为210um，即，一个单元结构的周期为210um。本专利技术实施例中，太赫兹超表面是以全介质硅板为主要材料制成，选用硅作为超表面的介质，是因为硅具有较好的热光系数，其介电常数与环境温度密切相关，因此当介质温度发生变化时，超表面对于太赫兹的探测光谱中，相应的共振位置会发生偏移，因此能够通过改变温度，来使得超表面工作在不同的频率上。专利技术人考虑到当超表面只有硅制成时，对于热的敏感性，依旧有所不足，正是基于所发现的问题，因此专利技术人进一步在超表面上继续镀上一层锑化铟薄膜，作为一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面，其特征在于，包括：矩形基板层，柱阵列结构层，以及锑化铟薄膜，其中，所述柱阵列结构层中的各柱状阵列结构体排列于所述矩形基板层上，所述锑化铟薄膜覆盖于所述柱状阵列结构体的上表面以及所述矩形基板层的上表面。

【技术特征摘要】
1.一种基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面，其特征在于，包括：矩形基板层，柱阵列结构层，以及锑化铟薄膜，其中，所述柱阵列结构层中的各柱状阵列结构体排列于所述矩形基板层上，所述锑化铟薄膜覆盖于所述柱状阵列结构体的上表面以及所述矩形基板层的上表面。2.根据权利要求1所述的基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面，其特征在于，所述矩形基板层的材料为聚二甲基硅氧烷，所述柱阵列结构层的材料为硅。3.根据权利要求2所述的基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面，其特征在于，所述矩形基板层的厚度为6～10μm；所述柱状阵列结构体的半径为60～70μm，所述柱状阵列结构体的厚度为55～65μm；所述锑化铟薄膜的厚度为110～600nm。4.根据权利要求1-3任一项所述的基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面，其特征在于，所述太赫兹超表面的共振频率随温度升高而增加。5.根据权利要求1-3任一项所述的基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面，其特征在于，所述太赫兹超表面的共振频率随所述锑化铟薄膜厚度的增加而增加。6.一种基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面的热调谐方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大全，张超，李小刚，兰楚文，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11