基于VO2和超材料的电流调制太赫兹器件及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于VO2和超材料的电流调制太赫兹器件、太赫兹波调制系统、信息加密系统。其中，电流调制太赫兹器件包括：对太赫兹波透明的基底；形成于基底上的VO2层；形成于VO2层上的微谐振器；微谐振器包括：形成于VO2层上，用于加载偏置电流，左右对称的电流正极端和电流负极端；形成于VO2层上，电流正极端和电流负极端内侧，左右对称，阵列布置的N

【技术实现步骤摘要】
基于VO2和超材料的电流调制太赫兹器件及系统


[0001]本专利技术涉及超材料及太赫兹功能器件领域，尤其涉及一种基于VO2和超材料的电流调制太赫兹器件、太赫兹波调制系统、信息加密系统。

技术介绍

[0002]超材料通过设计周期性单元结构实现对电磁波的特殊响应从而获得了很多不寻常的特性，如负折射，完美透镜，超透镜和隐形隐身等。然而这些超材料是被动的，因为它们的光学响应在制造后不能动态改变。
[0003]二氧化钒(VO2)作为一种相变材料，它在近室温下表现出绝缘体
‑
金属过渡(IMT)行为。相变过程中，VO2在高温金属四方相与低温绝缘单斜相之间发生可逆电阻变化。电导率能够达到几个数量级的变化，同时伴有热滞特性。这些优秀的特性使VO2材料适用于许多有前途的应用，如智能窗口、光开关和相变存储器。
[0004]但是，对基于VO2和超材料的器件进行热控制时需要通过使用昂贵且笨重的加热设备，这为实验的操作带来了不便，进一步失去了发展成集成器件的机会。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于VO2和超材料的电流调制太赫兹器件，其特征在于，包括：对太赫兹波透明的基底；形成于所述基底上的VO2层；形成于所述VO2层上的微谐振器；所述微谐振器包括：形成于所述VO2层上，用于加载偏置电流，左右对称的电流正极端和电流负极端；形成于所述VO2层上所述电流正极端和电流负极端内侧，左右对称，阵列布置的N
×
M个谐振单元，N≥2，M≥2；其中，所述谐振单元呈具有LC共振模式的裂环结构，每行的M个谐振单元依次串联，N行谐振单元的两端分别连接至所述电流正极端和电流负极端。2.根据权利要求1所述的电流调制太赫兹器件，其特征在于，在水平方向上，所述谐振单元上下对称，包括：封闭环；分别穿过所述封闭环左、右两侧的左延伸臂和右延伸臂；所述左延伸臂的左侧连接所述电流正极端或上一谐振单元的右延伸臂；所述右延伸臂的右侧连接下一谐振单元的左延伸臂或所述电流负极端；所述左、右延伸臂之间形成矩形开口区域。3.根据权利要求2所述的电流调制太赫兹器件，其特征在于，包括：形成于所述VO2层上，阵列布置的S
×
T个所述微谐振器，S≥2，T≥2；对于每一个微谐振器，N
×
M个谐振单元的结构参数相同，且N＝M；所述谐振单元的周期p介于40μm～60μm之间；所述封闭环为封闭方环，其边长l介于30μm～40μm之间；线宽w介于3μm～6μm之间；左、右延伸臂的线宽与封闭环的线宽相同；矩形开口区域的高度h介于5μm～15μm之间，宽度g介于2μm～8μm之间。4.根据权利要求3所述的电流调制太赫兹器件，其特征在于，所述VO2层的厚度介于5nm～100nm之间；和/或所述电流正极端和电流负极端为内侧N行谐振单元加载的偏置电流介于0～0.7A之间；和/或在厚度方向上，所述谐振单元包括：形成于VO2层上的粘性金属层；形成于所述粘性金属层上的导电层，所述粘性金属层的厚度介于5nm～100nm之间，所述导电金属层的厚度介于100nm～300nm之间，由所述粘性金属层和导电金属层形成所述封闭环和左、右延伸臂。5.根据权利要求4所述的电流调制太赫兹器件，其特征在于，在水平方向，所述谐振单元的周期为50μm；所述封闭环的边长l为36μm，线宽w为4μm；所述左、右延伸臂之间矩形开口区域的高度h为10μm；和/或在竖直方向，所述基底为蓝宝石基底；所述VO2层的厚度为10nm；所述粘性金属层为铬薄膜，其厚度为20nm；所述导电金属层为金薄膜，其厚度为200nm。6.根据权利要求1所述的电流调制太赫兹器件，其特征在于，所述电流调制太赫兹器件作为太赫兹波主动调制器或信息加密存储器。7.一种太赫兹波调制系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：周庆莉，梁菀琳，张存林，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：