一种光电可调控FSS结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光电可调控FSS结构及其制造方法，包括基底及在基底上形成的金属膜，金属膜的至少一部分被去除以形成开口区，开口区露出所述基底，开口区或未去除的金属膜区构成FSS振子的基本图案，所述FSS振子的基本图案的部分区域或该部分区域的邻近区域形成有光电导薄膜。本发明专利技术利用光电导薄膜光照导电特性控制FSS结构的单元结构尺寸变化，从而实现FSS的光电调控。本发明专利技术的该光电可调控FSS结构简单、制作工艺难度小，仅通过控制光照即可实现FSS的频率可调，且采用光刻技术可将线条做的很细，在屏蔽的同时，满足可见、红外等光波段的透过。

【技术实现步骤摘要】
一种光电可调控FSS结构及其制备方法
本专利技术涉及一种光电可调控频率选择表面(FrequencySelectiveSurfaces，FSS)结构及该FSS结构的制备方法，特别是一种利用光电导薄膜光照导电特性实现中心谐振频率可调的光电可调控FSS结构及该FSS结构的制备方法。
技术介绍
FSS是一种由周期排列的金属贴片或金属屏上周期排列的开孔单元构成的二维阵列结构，在工业产品、军事通信、电磁隐身等领域应用广泛。目前，根据FSS工作机制的不同，FSS分为被动FSS(PassiveFrequencyFelectiveSurface)和主动FSS(ActiveFrequencyFelectiveSurface)。滤波特性无法改变的FSS称为无源被动FSS或被动FSS。被动FSS是根据所要实现的滤波特性被直接设计成确定的结构，有特定的工作频率，不能灵活地适应复杂多变的电磁环境，从而在实际应用中具有一定的局限性。为解决被动FSS的局限性，有源可重构主动FSS的概念被提出，是指在外界激励的控制下，工作频点、通带宽度等滤波特性可调控的一种有源空间滤波结构，通常由滤波结构和激励源构成。相对被动FSS，主动FSS可通过调控滤波特性满足多种工作状态间变化的需求，能较灵活的适应外界复杂多变的电磁环境，可在单模制导雷达、多模复合制导雷达、捷变频雷达等的带内隐身问题上有所应用。目前，常见的方法是在被动FSS结构中加入有源器件、使用电磁特性可变的介质材料、控制不同层间的耦合方式。这些方法的优点是可通过控制开关、外加磁场、增加层数或加载电感元件等来实现FSS结构的主动控制。然而其缺点是：加入有源器件的FSS结构，每个器件需单独集成，工艺十分复杂，且为集成有源器件，使得FSS结构线条制作得较粗，基片材料只能选用透毫米波段以上的有机材料，导致其只能应用在大型雷达天线罩、飞机蒙皮等场合；使用电磁特性可变的介质材料的FSS结构，其材料本身对于可见、红外等波段的不透明性也导致其应用范围存在局限；通过控制不同层间耦合方式的FSS结构，在调节的过程中难以保证两层之间的对准精度。总体来说，这些FSS结构都较为复杂，甚至要复合一些外部线路，工艺难度大，应用场合有限。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题现有的主动FSS结构是通过在被动FSS结构中加入有源器件、使用电磁特性可变的介质材料或控制不同层间耦合方式等方法实现主动控制，具有结构复杂、工艺难度大等问题。本专利技术旨在解决该问题，从而提出一种利用光电导薄膜光照导电特性实现中心谐振频率可调的一种FSS结构及该FSS结构的制备方法。(二)技术方案鉴于以上，本文提出一种光电可调控FSS。采用具有光电导特性的材料制成光电导薄膜，使其与金属FSS有效连接，利用光电导薄膜光照导电特性控制金属FSS结构尺寸变化，从而实现FSS的调控。当无光照时，光电导薄膜导电能力接近于零，只有金属FSS实现特性频选作用；当有光照射时，光电导薄膜具有很好的导电能力，与金属FSS共同构成新结构尺寸的FSS，其中心谐振频率将发生变化。本专利技术的光电可调控FSS结构包括基底及在基底上形成的金属膜，所述金属膜的至少一部分被去除以形成开口区，该开口区露出所述基底，所述开口区或未去除的金属膜区构成FSS振子的基本图案，所述FSS振子的基本图案的部分区域或该部分区域的邻近区域形成有光电导薄膜。优选地，所述FSS振子的基本图案为“Y”形，所述光电导薄膜形成在“Y”形的三个分支的远心端。优选地，所述FSS振子的基本图案为圆形，所述光电导薄膜形成在圆形的外围。优选地，所述FSS振子构成的FSS单元结构为带通型或带阻型。优选地，所述金属膜(2)的材料为铜，所述光电导薄膜的材料为Cl-掺杂的CdS。本专利技术还提出一种制备光电可调控FSS结构的方法，包括如下步骤：S1.在基底上形成金属膜；S2.去除部分金属膜以露出所述基底，形成FSS振子的基本图案；S3.在FSS振子的基本图案的部分区域或该部分区域的邻近区域，形成光电导薄膜。(三)有益效果与现有的主动FSS结构相比，本专利技术的该光电可调控FSS结构简单、制作工艺难度小，仅通过控制光照即可实现FSS的频率可调，且采用光刻技术可将线条做的很细，在屏蔽的同时，满足可见、红外等光波段的透过。附图说明图1A是本专利技术的一个实施例的光电可调控FSS结构的一个FSS单元的顶视图；图1B是图1A的实施例的FSS单元的沿A-A’面的剖面示意图；图2和图3分别是本专利技术的第二、第三实施例的光电可调控FSS结构的一个FSS单元的顶视图；图4A、图4B和图4C分别显示了本专利技术上述实施例的光电可调控FSS单元的结构尺寸；图5显示了第三实施例的“Y”形带阻型光电可调控FSS结构的单元尺寸及排布方式。该实施例的FSS单元以交错的周期性规律排列；图6是第一实施例的“Y”形带通型光电可调控FSS结构在光照前后的频率仿真图；图7和图8分别是第二、第三实施例的圆形带通型FSS结构和“Y”形带阻型FSS结构在光照前后的频率仿真图；图9是本专利技术的第三实施例的“Y”形带阻型FSS结构的制作工艺流程图；图10是本专利技术的第三实施例的“Y”形带阻型FSS结构的制作工艺中去除光刻胶之后的显微照片；图11A、图11B、图11C所示分别为第一、第二、第三实施例三种光电可调控FSS的显微照片。图12是本专利技术的样件测试原理图；图13是本专利技术第一、第二、第三实施例的“Y”形带通型、圆形带通型和“Y”形带阻型三种光电可调控FSS样件测试曲线图。具体实施方式本专利技术提出的光电可调控FSS结构包括基底及在基底上形成的金属膜，所述金属膜的至少一部分被去除以形成开口区，该开口区露出所述基底，所述开口区或未去除的金属膜区构成FSS振子的基本图案。FSS结构可以通常由多个FSS单元周期性排列形成，每个FSS单元由FSS振子构成。所述金属膜的材料优选为铜，所述光电导薄膜的材料优选为Cl-掺杂的CdS。FSS振子的基本图案优选为“Y”形或圆形。Y形包括三个分支。为证明本专利技术不仅适用于带通型的任意单元形状，而且适用于带阻型任意单元形状，因此，以“Y”形带通型、圆形带通型、“Y”形带阻型三种为实施例进行说明。为了实施光电可调控，本专利技术设计成使FSS振子的结构尺寸随着光电效应的发生而发生变化。为了实施这种变化，本专利技术在FSS振子的基本图案的部分区域或该部分区域的邻近区域形成光电导薄膜。当FSS振子的基本图案为“Y”形，本专利技术优选为在光电导薄膜形成在“Y”形的三个分支的远心端。当FSS振子的基本图案为圆形，所述光电导薄膜形成在圆形的外围。所述FSS振子构成的FSS单元可以是带通型或带阻型。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。FSS结构通常包括多个FSS单元，当FSS结构上有电磁波照射时，其各个FSS单元上都会产生感应电流，该感应电流的大小与FSS单元和入射电磁波耦合能量的大小有关，当FSS结构的单元结构尺寸刚好为谐振尺寸时，感应电流具有最大值。因此，当改变FSS结构的单元结构尺寸时，该单元结构尺寸与入射电磁波波长的关系发生变化，其发生谐振的谐振点便会发生变化，即FSS结构的中心谐振频率会发生改变。为了更加方便地调控FSS结构的中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电可调控FSS结构，包括基底(1)及在基底(1)上形成的金属膜(2)，所述金属膜(2)的至少一部分被去除以形成开口区(c)，该开口区(c)露出所述基底(1)，所述开口区(c)或未去除的金属膜区构成FSS振子的基本图案，其特征在于：所述FSS振子的基本图案的部分区域或该部分区域的邻近区域形成有光电导薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种光电可调控FSS结构，包括基底(1)及在基底(1)上形成的金属膜(2)，所述金属膜(2)的至少一部分被去除以形成开口区(c)，该开口区(c)露出所述基底(1)，所述开口区(c)或未去除的金属膜区构成FSS振子的基本图案，其特征在于：所述FSS振子的基本图案的部分区域或该部分区域的邻近区域形成有光电导薄膜。2.如权利要求1所述的光电可调控FSS结构，其特征在于，所述FSS振子的基本图案为“Y”形，所述光电导薄膜形成在“Y”形的三个分支的远心端。3.如权利要求1所述的光电可调控FSS结构，其特征在于，所述FSS振子的基本图案为圆形，所述光电导薄膜形成在圆形的外围。4.如权利要求1所述的光电可调控FSS结构，其特征在于，所述FSS振子构成的FSS单元结构为带通型或带阻型。5.如权利要求1至4中任一项所述的光电可调控FSS结构，其特征在于，所述金属膜(2)的材料为铜，所述光电导薄膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22