一种基于选择性静电掺杂石墨烯的可动态调控太赫兹环偶极子超材料器件及其制备方法技术

基于选择性静电掺杂石墨烯的可动态调控太赫兹环偶极子超材料器件及其制备方法，它涉及微电子技术和太赫兹超材料功能器件领域。它要解决现有太赫兹环偶极子超材料存在结构和制备工艺复杂、调控方法复杂、功能单一和应用范围窄的问题。器件：包括带有二氧化硅层的低掺杂高阻硅衬底，周期性排列的单元结构，以及与周期性排列的单元结构并列且总厚度相同的第一金属栅电极和第二金属栅电极。方法：硅片预处理；制备图形化石墨烯；制备图形化金属；制备电极；制备聚酰亚胺层；制备图形化石墨烯和图形化金属。本发明专利技术器件结构及工艺简单，应用条件简便、所需能量低，易于控制，工作模式可自由切换。本发明专利技术应用于微电子技术和太赫兹超材料功能器件领域。

A dynamic tunable terahertz ring dipole metamaterial device based on selective electrostatic doping graphene and its preparation method

Based on the selective electrostatic doping of graphene, the dynamic tunable terahertz ring dipole metamaterial device and its preparation method involve the field of microelectronics technology and terahertz metamaterial functional device. It is necessary to solve the problems of the existing terahertz ring dipole metamaterials, such as complex structure and preparation process, complex control method, single function and narrow application range. Device: including low doping and high resistance silicon substrate with silicon dioxide layer, periodically arranged unit structure, and the first metal gate electrode and the second metal gate electrode in parallel with the periodically arranged unit structure and with the same total thickness. Methods: pretreatment of silicon wafer; preparation of graphene; preparation of patterned metal; preparation of electrode; preparation of polyimide layer; preparation of patterned graphene and patterned metal. The device has simple structure and process, simple application conditions, low energy required, easy control and free switching of working mode. The invention is applied to the field of microelectronics technology and terahertz metamaterial functional device.

【技术实现步骤摘要】
一种基于选择性静电掺杂石墨烯的可动态调控太赫兹环偶极子超材料器件及其制备方法
本专利技术涉及微电子技术和太赫兹超材料功能器件领域。
技术介绍
太赫兹波是指频率在0.1-10THz的电磁波谱，处于电子学与光子学的交叉领域，是人类最后一个尚未完全开发的电磁波段，但由于其具有独特的性质，如高透射性、宽带性、低能量等，使太赫兹波在大容量通讯、安全检查、生物成像等领域具有重要的研究意义和潜在的应用价值。因此，这些区别于其他波段的特殊性质和价值足以吸引人类对太赫兹波进行更深层次地探索和开发。在经典电动力学中，为了方便研究空间局部范围的电荷-电流分布体系激发的远场而引入电多极子和磁多极子这两大多极子系统。这两大系统是研究中最普遍的探测系统，但事实上自然界还存在区别于电多极子系统和磁多极子系统的第三类电磁系统-环形多极子系统，其中环偶极子是环形多极子系统中应用最广泛的电磁激励。环偶极子的概念是Zel’dovich于1957年的核物理研究中提出，其电磁响应与传统的偶极子电磁响应特性不同，它不遵守宇称守恒定律而具有非辐射特性；环偶极子是由电场卷积作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于选择性静电掺杂石墨烯的可动态调控太赫兹环偶极子超材料器件，其特征在于：它包括带有二氧化硅层的低掺杂高阻硅衬底(4)，周期性排列的单元结构，以及与周期性排列的单元结构并列且总厚度相同的第一金属栅电极(5)和第二金属栅电极(6)；所述周期性排列的单元结构位于带有二氧化硅层的低掺杂高阻硅衬底(4)上部；所述周期性排列的单元结构自上而下包括三层，分别为第一图形化金属和石墨烯结构(1)、聚酰亚胺层(2)与第二图形化金属和石墨烯结构(3)；所述第一图形化金属和石墨烯结构(1)中图形化金属和石墨烯是由两个呈中心轴对称的双开口金属谐振环以及在双开口处贯穿集成图形化石墨烯带构成；所述第一金属栅电极(5)...

【技术特征摘要】
1.基于选择性静电掺杂石墨烯的可动态调控太赫兹环偶极子超材料器件，其特征在于：它包括带有二氧化硅层的低掺杂高阻硅衬底(4)，周期性排列的单元结构，以及与周期性排列的单元结构并列且总厚度相同的第一金属栅电极(5)和第二金属栅电极(6)；所述周期性排列的单元结构位于带有二氧化硅层的低掺杂高阻硅衬底(4)上部；所述周期性排列的单元结构自上而下包括三层，分别为第一图形化金属和石墨烯结构(1)、聚酰亚胺层(2)与第二图形化金属和石墨烯结构(3)；所述第一图形化金属和石墨烯结构(1)中图形化金属和石墨烯是由两个呈中心轴对称的双开口金属谐振环以及在双开口处贯穿集成图形化石墨烯带构成；所述第一金属栅电极(5)和第二金属栅电极(6)分别与贯穿双开口金属谐振环的两条石墨烯带相连接。


2.根据权利要求1所述的基于选择性静电掺杂石墨烯的可动态调控太赫兹环偶极子超材料器件，其特征在于所述金属谐振环的金属为Au、Cu或Al。


3.根据权利要求1所述的基于选择性静电掺杂石墨烯的可动态调控太赫兹环偶极子超材料器件，其特征在于所述周期性排列的单元结构的长度为160μm、宽度为80μm。


4.根据权利要求1所述的基于选择性静电掺杂石墨烯的可动态调控太赫兹环偶极子超材料器件，其特征在于所述两个呈中心轴对称的双开口金属谐振环的间隙为15μm。


5.根据权利要求1所述的基于选择性静电掺杂石墨烯的可动态调控太赫兹环偶极子超材料器件，其特征在于所述每一个双开口金属谐振环的开口位于非中心位置呈水平对称分布，双开口金属谐振环的边长为60μm，金属宽度为6μm，开口宽度为6μm。


6.根据权利要求1所述的基于选择性静电掺杂石墨烯的可动态调控太赫兹环偶极子超材料器件，其特征在于所述在双开口处贯穿集成图形化石墨烯带的长度为80μm，宽度为6μm。


7.根据权利要求1所述的基于选择性静电掺杂石墨烯的可动态调控太赫兹环偶极子超材料器件，其特征在于所述第一图形化金属和石墨烯结构(1)中金属的厚度为0.2μm，石墨烯的厚度为0.34nm；聚酰亚胺层(2)的厚度为2μm；第二图形化金属和石墨烯结构(3)中金属的厚度为0.2μm，石墨烯的厚度为0.34nm；带有二氧化硅层的低掺杂高阻硅衬底(4)的厚度为500μm。


8.制备如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺训军，姚远，田玲，杨玉强，杨文龙，姜久兴，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23