一种硅基全介质太赫兹超材料器件及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种硅基全介质太赫兹超材料器件的制备方法，具有可在太赫兹波段支持多重共振的表面结构，所述表面结构以在硅片表面周期性刻蚀的凹槽和通孔结构单元形成太赫兹波段的多重共振结构；所述凹槽和通孔的结构单元是由凹槽和凸槽及位于其正中间的两个通孔构成；当表面结构对太赫兹波进行电磁诱导时，加工有凹槽的一端朝向太赫兹波的入射端，没有加工凹槽的一端朝向太赫兹波的出射端；应用本技术方案可实现通过多次光刻技术和深硅刻蚀，能在同个硅片表面制备两种不同凹槽深度的硅基微结构。微结构。微结构。

【技术实现步骤摘要】
一种硅基全介质太赫兹超材料器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太赫兹超材料
，特别是一种硅基全介质太赫兹超材料器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]由太赫兹超材料产生的表面等离子体共振效应具有高效调控电磁波的特性。因此在谐振器件的小型化应用方面取得了突破性的进展，例如调制器、偏振器、激光器和传感器等。目前常用的是采用金属结构来激发等离子体共振，而金属伴有固定的欧姆损耗，由于全介质超材料具有损耗低的特点而备受关注。但如何高效的制备出满足使用需求的高质量以及高精度全介质太赫兹超材料，是发展太赫兹科学技术的关键所在。
[0003]目前，常用的太赫兹超材料微纳加工技术主要包含传统光刻技术、电子束曝光和飞秒激光直写等，这些加工技术主要用于满足金属微结构的加工需求，而对于全介质超材料的加工，例如需要在硅上进行多种图案加工时，对于加工精度以及刻蚀的深度，垂直度等往往达不到预期要求，器件无法达到预期的性能效果。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种硅基全介质太赫兹超材料器件及其制备方法，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅基全介质太赫兹超材料器件，具有可在太赫兹波段支持多重共振的表面结构，其特征在于：所述表面结构以在硅片表面周期性刻蚀的凹槽和通孔结构单元形成太赫兹波段的多重共振结构；所述凹槽和通孔的结构单元是由凹槽和凸槽及位于其正中间的两个通孔构成；当表面结构对太赫兹波进行电磁诱导时，加工有凹槽的一端朝向太赫兹波的入射端，没有加工凹槽的一端朝向太赫兹波的出射端。2.根据权利要求1一种硅基全介质太赫兹超材料器件，其特征在于：所述硅片为厚度为200μm的硅片表面；所述凹槽和通孔的结构单元在硅表面呈行列均匀刻蚀，其周期为260和130μm；所述凹槽和通孔的结构单元中，凹槽宽度为130μm，深度分别为14和20μm，凸槽宽度为130μm，两个通孔大小为80μm。3.一种硅基全介质太赫兹超材料器件的制备方法，其特征在于制备了上述权利要求1或2所述的一种硅基全介质太赫兹超材料器件：用于形成可在太赫兹波段支持多重共振的表面结构，且表面可进一步分割为不同凹槽深度的通孔型硅基太赫兹超材料，包括以下步骤：步骤S1：在硅片上覆以光刻胶，通过光刻工艺将掩膜版上的周期性凹槽图案复制到光刻胶上，再通过深硅刻蚀对硅片暴露的凹槽位置进行刻蚀，形成14和20μm深的凹槽；步骤S2：在步骤S1中加工的具有凹槽图案的硅基太赫兹超材料上覆以光刻胶，通过光刻工艺将通孔结构复制到光刻胶上，再通过深硅刻蚀进一步刻蚀暴露出来的通孔结构区域。4.根据权利要求3所述的一种硅基全介质太赫兹超材料器件的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，具体方法为：步骤S11：把硅片依次放入丙酮和异丙醇溶液中进行超声清洗，去除表面的污染物，再进行等离子体处理提高表面活性；步骤S12：把处理后的硅片放置在匀胶机上，再滴上适量的光刻胶，在匀速下进行两次匀胶处理；接着再将旋涂上光刻胶的样品放置热板上烘烤以增强光刻胶的粘附性；步骤S13：通过MA6光刻机将掩膜版上的凹槽图案投影到光刻胶膜上，再进行曝光处理，光部分的光刻胶发生降解反应并可溶于显影液中，而后进行显影处理使光刻胶膜形成凹槽图覆于硅片上，再经过坚膜处理以增强光刻胶膜粘附性；步骤S14：将表面具有光刻胶图案的硅片放置于ICP刻蚀机中，基于Bosch刻蚀工艺进行深硅刻蚀，具体为：在刻蚀机中循环交替通入钝化气体C4F8和刻蚀气体SF6，对硅片进行钝化—刻蚀的化学反应，由此将光刻胶上的凹槽图案转移到硅片上；步骤S15：把硅片依次放入丙酮和异丙醇溶液中进行超声清洗，用气枪吹干后再进行等离子体清洗去除光刻胶及残留在凹槽中的杂质。5.根据权利要求3所述的一种硅基全介质太赫兹超材料器件的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，具体方法为：步骤S21：把具有凹槽图案的硅片放置在喷胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄异，林廷玲，钟舜聪，张政浩，黄永林，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：