基于钙钛矿的超材料太赫兹调制器件及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效的钙钛矿超材料太赫兹调制器件及制备方法，主要解决现有太赫兹调制器件灵敏度低和制备工艺复杂的问题。自下而上包括衬底(1)和周期性排布的铝开口谐振环单元(2)，每个铝开口谐振单元的开口为不对称分布的两个，其开口间隙为2‑4μm，每个开口之间填充有厚度为40‑80nm的钙钛矿材料(3)，铝开口谐振环单元(2)的表面也覆盖有同样厚度的钙钛矿材料，使用中，可通过光泵浦改变钙钛矿填充材料的电介质性质来改变等效电容，实现对太赫兹波段的谐振频率和振幅透过率调制。本发明专利技术工艺简单，调制灵敏度高，应用场景更宽，可用于短距高速宽带通信、超分辨率武器制导、生物传感、医学成像、材料特性检测和安全检查。

Perovskite-based supermaterial terahertz modulator and its preparation method

The invention discloses an efficient perovskite supermaterial terahertz modulator and a preparation method, which mainly solves the problems of low sensitivity and complex preparation process of the existing terahertz modulator. From the bottom to the top, it consists of a substrate (1) and a periodically arranged aluminum open resonant ring unit (2). The opening of each aluminum open resonant unit is two asymmetrically distributed openings with an opening gap of 2_4 um. Perovskite material (3) with a thickness of 40_80 nm is filled between each opening. The surface of the aluminum open resonant ring unit (2) is also covered with perovskite material of the same thickness. In use, perovskite material can be used by light. Pumping changes the dielectric properties of perovskite fillers to change the equivalent capacitance, and realizes the modulation of the resonant frequency and amplitude transmittance in terahertz band. The invention has simple process, high modulation sensitivity and wider application scenario, and can be used for short-distance high-speed broadband communication, super-resolution weapon guidance, biosensor, medical imaging, material characteristics detection and safety inspection.

【技术实现步骤摘要】
基于钙钛矿的超材料太赫兹调制器件及制备方法
本专利技术属于微电子
，具体涉及一种太赫兹调制器件，可用于短距高速宽带通信、超分辨率武器制导、生物传感、医学成像、材料特性检测和安全检查。
技术介绍
太赫兹波是指频率位于0.1THz到10THz范围内的电磁波。在频率分类上其处于毫米波和红外线之间，在能量分类上其处于电子和光子之间。研制低损耗、髙效传输调制和快速响应的太赫兹器件，已成为最亟待解决的关键技术之一。DibakarRoyChowdhury等作者在其发表的论文“Dynamicallyreconfigurablemetamaterialthroughphotodopedsemiconductor”(AppliedPhysicsletters,vol.99,issue.23,2011.12.05)中公开了一种硅基光控太赫兹调制器件。该器件的结构为Al/Ti/Si/Sapphire太赫兹开口谐振环。狭缝内的硅片由于光致电导的变化导致谐振和三阶偶极共振强度逐渐减弱，来实现光控太赫兹调制的功能。但是该硅基光控太赫兹调制器件制备过程复杂，同时由于衬底使用了蓝宝石上硅，故最后仍需要刻蚀工艺来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于钙钛矿的超材料太赫兹调制器件，自下而上包括衬底(1)和周期性排布的铝开口谐振环单元(2)，其特征在于，每个铝开口谐振环单元(2)的开口之间填充有厚度为40‑80nm的钙钛矿材料(3)，铝开口谐振环单元(2)的表面覆盖有厚度为40‑80nm的钙钛矿材料(3)。

【技术特征摘要】
1.一种基于钙钛矿的超材料太赫兹调制器件，自下而上包括衬底(1)和周期性排布的铝开口谐振环单元(2)，其特征在于，每个铝开口谐振环单元(2)的开口之间填充有厚度为40-80nm的钙钛矿材料(3)，铝开口谐振环单元(2)的表面覆盖有厚度为40-80nm的钙钛矿材料(3)。2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，衬底(1)采用厚度为1mm的Z切石英晶体。3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，每个铝开口谐振单元(2)为厚度为180-220nm、周期为50-100μm方形，该方形长度为40-80μm，宽度为4-8μm；每个铝开口谐振单元(2)的开口为不对称分布的两个，其开口间隙为2-4μm，不对称性为10-20μm。4.一种基于钙钛矿的超材料太赫兹调制器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤1)预处理石英衬底：将石英衬底依次放入丙酮和IPA中进行超声清洗，超声清洗的清洗温度为50℃，每项超声清洗的时间均为20min；将超声清洗过的衬底放在100℃的热台上烘干8-12min进行，得到预处理好的衬底；2)在预处理后的石英衬底上进行光刻，形成不对称铝开口谐振环图形：3)配置钙钛矿前驱体溶液，采用旋涂或刮涂方法将该溶液涂覆在刻有周期分布铝开口谐振环图形的石英衬底上，再将其放置于温度为95-105℃热台上退火10-15min，在石英衬底及铝图形上形成40-80nm厚的平整的钙钛矿薄膜。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2)在预处理后的石英衬底上进行光刻，形成不对称铝开口谐振环图形，其实现如下：2a)将1.5μm厚的正光刻胶涂在预处理后的石英衬底上，并在100℃-110℃温度下前烘80-100s；2b)把不对称开口谐振环掩膜版与前烘后的光刻胶对齐，在紫外光照射下曝光，并通过显影液处理，将掩膜版上的图形复制到光刻胶上；2c)使用电子束蒸发或磁控溅射或热蒸发的方法在有光刻胶图形的石英衬底上淀积180-220nm厚的铝；2d)将石英衬底上淀积有铝的器件浸泡在丙酮溶液中24h-48h，以剥离不需要的铝获得厚度为180-220nm、周期为50-100μm的方形不对称开口谐振环结构，并使用氮气枪清洁整个石英衬底表面。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：常晶晶，林珍华，杜建辉，苏杰，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61