基于條帶結構電控太赫茲波開關的制作方法

本發明涉及太赫茲波開關，尤其涉及一種基于條帶結構電控太赫茲波開關。

背景技術：

近年來，處于宏觀電子學到微觀電子學過度區域的太赫茲技術是二十世紀80年代末發展起來的一種新技術。太赫茲波獨特的頻率范圍(位于微波頻段和光頻段之間)覆蓋了多數大分子物質的分子振動和轉動光譜，因此多數大分子物質在太赫茲頻段無論其吸收譜、反射譜還是發射譜都具有明顯的指紋譜特性，這一點是微波所不具備的。太赫茲波輻射源與檢測手段突飛猛進的進步促進了相關器件功能的悄然興起。因此太赫茲技術以及太赫茲器件的研究逐漸成為世界范圍內廣泛研究的熱點。

太赫茲系統主要由輻射源、探測器件和各種功能器件組成。在實際應用中，由于應用環境噪聲以及應用需要的限制等，需控制太赫茲波系統中的太赫茲波的通斷，因而太赫茲波開關是一類十分重要的功能器件。當前國內外研究的并提出過的太赫茲波開關結構主要基于光子晶體、超材料等結構，這些結構往往很復雜，而且在實際制作過程中困難重重，成本較高，對加工工藝和加工環境要求也高。所以迫切需要提出結構簡單、尺寸小、便于加工制作的太赫茲波開關來支撐太赫茲波應用領域的發展。

技術實現要素：

本發明為了克服現有技術不足，提供一種基于條帶結構電控太赫茲波開關。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

基于條帶結構電控太赫茲波開關包括基底層、二氧化硅層、二硫化鉬薄膜、第一條帶區域、左側矩形條、第二條帶區域、右側矩形條、第三條帶區域；基底層的上層為二氧化硅層，二氧化硅層的上層鋪有二硫化鉬薄膜，二硫化鉬薄膜上設有第一條帶區域、左側矩形條、第二條帶區域、右側矩形條、第三條帶區域，第一條帶區域、左側矩形條、第二條帶區域、右側矩形條、第三條帶區域自左向右順序排列，太赫茲信號從第二條帶區域的正上方垂直入射，依次經過二硫化鉬薄膜、二氧化硅層和基底層垂直輸出。二硫化鉬薄膜與基底之間設有一個的偏置直流電壓源，調節外加偏置直流電壓源的電壓會改變二硫化鉬薄膜的有效介電常數，從而可以控制太赫茲波的傳輸的通斷，實現開關效果。

所述的基底層的材料為P型硅材料，長度為18～22μm，寬度為14～18μm，厚度為2～4μm。所述的二氧化硅層的長度為18～22μm，寬度為14～18μm，厚度為2～4μm。所述的二硫化鉬薄膜的長度為18～22μm，寬度為14～18μm。所述的第一條帶區域和第三條帶區域均由七個形狀大小相同的矩形條組成，其中矩形條的長度為14～18μm，寬度為1～2μm，間隔寬度為1～2μm。所述的左側矩形條和右側矩形條的形狀太小相同，長度均為14～18μm，寬度均為3～6μm。所述的第二條帶區域由三個形狀大小形同的矩形條組成，其中矩形條的長度均為14～18μm，寬度均為2～4μm，間隔寬度為2～4μm。

本發明的基于條帶結構電控太赫茲波開關具有結構簡單緊湊，尺寸小，響應快，設計原理簡單等優點。本發明能夠通過調節外加偏置直流電壓源的電壓,改變二硫化鉬薄膜的有效介電常數，從而可以控制太赫茲波的傳輸的通斷，實現開關效果。

附圖說明：

圖1是基于條帶結構電控太赫茲波開關的三維結構示意圖；

圖2是基于條帶結構電控太赫茲波開關的俯視圖；

圖3為太赫茲波開關的傳輸曲線圖。

具體實施方式

如圖1～2所示，基于條帶結構電控太赫茲波開關包括基底層1、二氧化硅層2、二硫化鉬薄膜3、第一條帶區域4、左側矩形條5、第二條帶區域6、右側矩形條7、第三條帶區域8；基底層1的上層為二氧化硅層2，二氧化硅層2的上層鋪有二硫化鉬薄膜3，二硫化鉬薄膜3上設有第一條帶區域4、左側矩形條5、第二條帶區域6、右側矩形條7、第三條帶區域8，第一條帶區域4、左側矩形條5、第二條帶區域6、右側矩形條7、第三條帶區域8自左向右順序排列，太赫茲信號從第二條帶區域6的正上方垂直入射，依次經過二硫化鉬薄膜3、二氧化硅層2和基底層1垂直輸出。二硫化鉬薄膜3與基底1之間設有一個的偏置直流電壓源，調節外加偏置直流電壓源的電壓會改變二硫化鉬薄膜3的有效介電常數，從而可以控制太赫茲波的傳輸的通斷，實現開關效果。

所述的基底層1的材料為P型硅材料，長度為18～22μm，寬度為14～18μm，厚度為2～4μm。所述的二氧化硅層2的長度為18～22μm，寬度為14～18μm，厚度為2～4μm。所述的二硫化鉬薄膜3的長度為18～22μm，寬度為14～18μm。所述的第一條帶區域4和第三條帶區域8均由七個形狀大小相同的矩形條組成，其中矩形條的長度為14～18μm，寬度為1～2μm，間隔寬度為1～2μm。所述的左側矩形條5和右側矩形條7的形狀太小相同，長度均為14～18μm，寬度均為3～6μm。所述的第二條帶區域6由三個形狀大小形同的矩形條組成，其中矩形條的長度均為14～18μm，寬度均為2～4μm，間隔寬度為2～4μm。

實施例1

如圖1～2所示，基于條帶結構電控太赫茲波開關包括基底層1、二氧化硅層2、二硫化鉬薄膜3、第一條帶區域4、左側矩形條5、第二條帶區域6、右側矩形條7、第三條帶區域8；基底層1的上層為二氧化硅層2，二氧化硅層2的上層鋪有二硫化鉬薄膜3，二硫化鉬薄膜3上設有第一條帶區域4、左側矩形條5、第二條帶區域6、右側矩形條7、第三條帶區域8，第一條帶區域4、左側矩形條5、第二條帶區域6、右側矩形條7、第三條帶區域8自左向右順序排列，太赫茲信號從第二條帶區域6的正上方垂直入射，依次經過二硫化鉬薄膜3、二氧化硅層2和基底層1垂直輸出。條帶區域與基底1之間連接偏置直流電壓源的兩極，調節外加偏置直流電壓源的電壓會改變二硫化鉬薄膜3的有效介電常數，從而可以控制太赫茲波的傳輸的通斷，實現開關效果。

基底層的材料為P型硅材料，長度為18μm，寬度為14μm，厚度為2μm。二氧化硅層的長度為18μm，寬度為14μm，厚度為2μm。二硫化鉬薄膜的長度為18μm，寬度為14μm。第一條帶區域和第三條帶區域均由七個形狀大小相同的矩形條組成，其中矩形條的長度為14μm，寬度為1μm，間隔寬度為1μm。左側矩形條和右側矩形條的形狀太小相同，長度均為14μm，寬度均為3μm。第二條帶區域由三個形狀大小形同的矩形條組成，其中矩形條的長度均為18μm，寬度均為2μm，間隔寬度為2μm。基于條帶結構電控太赫茲波開關的各項性能指標采用COMSOL Multiphysics軟件進行測試，太赫茲波垂直入射到條帶結構，圖3為太赫茲波開關的傳輸曲線，可以看到，在f＝5.7THz時，無外加電場時，傳輸功率為8.9％，開關處于“關”狀態，當外加一定電場時，傳輸功率為90.2％，開關處于“開”狀態，實現開關功能。