基于柔性襯底太赫茲石墨烯諧振器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于材料領域，具體涉及基于柔性襯底太赫茲石墨烯超材料。
【背景技術】
[0002]隨著半導體技術和MEMS技術的發展，器件應用全景越來越廣泛，基于傳統剛性襯底材料(如:娃、砷化鎵、玻璃等)制備的太赫茲超材料，由于襯底不能彎曲成所需要的形狀在實際應用受到了極大地限制。為了改進這一現狀，人們提出基于柔性襯底的太赫茲超材料研究。在微電子工藝中，柔性襯底主要是指襯底材料可撓曲，能替代傳統剛性襯底材料在其上沉積各種功能薄膜和金屬薄膜的柔性載體，并利用微電子工藝在襯底上制備出相應的器件。由于柔性襯底材料具有可撓曲、耐沖擊、能把缺陷局限在柔性層上以及提高外延層質量等優點，使得基于柔性襯底的太赫茲超材料具有廣闊的應用前景。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型目的是為了解決現有的利用剛性襯底材料制備的太赫茲超材料，由于其不能彎曲成所需要的形狀致使實際應用受到極大限制的問題，所以我們提出了基于柔性襯底太赫茲石墨烯諧振器。
[0004]本實用新型基于柔性襯底太赫茲石墨烯超材料，它包括柔性襯底、石墨烯諧振器，柔性襯底上設置有石墨烯諧振器層；
[0005]石墨烯諧振器包括兩個石墨烯條分別為石墨烯條一和石墨烯條二，以及一個石墨稀圓環；
[0006]所述的石墨烯條一和石墨烯條二在柔性襯底上垂直設置，且石墨烯條一的長度與柔性襯底的邊長一樣，而石墨烯條二的長度介于石墨烯圓環的內徑與外徑之間，
[0007]所述的石墨烯條一和石墨烯條二與石墨烯圓環共同形成了四個扇形諧振區域，分別為扇形諧振區一、扇形諧振區二、扇形諧振區三和扇形諧振區四；所述的扇形諧振區一、扇形諧振區二、扇形諧振區三和扇形諧振區四均在石墨烯圓環處開口。
[0008]本實用新型的優點:1.將石墨烯諧振器做在聚酰亞胺上，當光刻實驗結束以后，可以將聚酰亞胺連同諧振器一起從硅片上剝離，這就做成了柔性襯底的太赫茲超材料。與傳統的剛性襯底相比，具有可彎曲等優點。柔性襯底在生活的各個領域都有重要的應用，例如，柔性顯示作為下一代顯示，與作為平板顯示的LCDs和等離子體顯示相比，具有超薄、質量輕、耐用、存儲量大、設計自由，可收卷的優點，iSuppli柔性顯示的報道數據稱，在2007年?2013年的柔性顯示器市場約有20億美元。由于柔性襯底具有生物兼容性，可以植入身體內監測骨骼受傷人員骨骼連接和愈合情況，根據應力傳感器探測的應力從而適當的加載外力來人工控制骨骼的生長。同時，國外科學家也研究基于柔性襯底生物傳感器來探測生物分子濃度。2.諧振器所選用的材料是單層石墨烯，石墨烯除了導電、導熱性能非常好，電阻率極低，電子迀移速率很快等優點外，其電導率可以通過外加電壓有效地控制，這樣就能非常方便地控制諧振產生的頻率。
【附圖說明】
[0009]圖1是所述基于柔性襯底太赫茲石墨烯超材料的結構示意圖；
[0010]圖2是圖1的A向視圖；
[0011]圖3是石墨烯諧振器的結構分解圖；
[0012]圖4是產生LC諧振的諧振環的示意圖；
[0013]圖5是采用本實用新型的太赫茲石墨烯超材料對電磁波進行傳輸的傳輸情況示意圖；其中，A為0.1eV的傳輸數據，B為0.2eV的傳輸數據，C為0.3eV的傳輸數據，D為
0.4eV的傳輸數據，E為0.5eV的傳輸數據；
[0014]圖6是基于本實用新型的制備與開發現階段取得的成果圖。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一:下面結合圖1至圖6說明本實施方式，本實施方式基于柔性襯底太赫茲石墨烯超材料，它包括柔性襯底1、石墨烯諧振器2，柔性襯底I上設置有石墨烯諧振器層2;
[0016]石墨烯諧振器2包括兩個石墨烯條分別為石墨烯條一 2-1和石墨烯條二 2-2，以及一個石墨烯圓環2-3 ;
[0017]所述的石墨烯條一 2-1和石墨烯條二 2-2在柔性襯底I上垂直設置，且石墨烯條一2-1的長度與柔性襯底I的邊長一樣，而石墨烯條二 2-2的長度介于石墨烯圓環2-3的內徑與外徑之間，
[0018]所述的石墨烯條一 2-1和石墨烯條二 2-2與石墨烯圓環2-3共同形成了四個扇形諧振區域，分別為扇形諧振區一 2-4-1、扇形諧振區二 2-4-2、扇形諧振區三2-4-3和扇形諧振區四2-4-4 ;所述的扇形諧振區一 2-4-1、扇形諧振區二 2-4-2、扇形諧振區三2_4_3和扇形諧振區四2-4-4均在石墨烯圓環2-3處開口。
[0019]本實施方式的扇形諧振開口環能夠誘導出LC諧振，由于四個扇形諧振開口環在結構上的對稱關系，所以誘導出的是同一個諧振頻率，由于石墨烯的電導率是可以通過外加電壓實現的，而電壓與費米能之間有著特定的關系，所以在仿真時通過改變費米能實現太赫茲石墨烯超材料可調的LC諧振。
[0020]圖5為采用本實用新型所述基于柔性襯底的太赫茲石墨烯超材料傳輸電磁波的情況，當費米能為0.1eV時，石墨烯超材料在1.19THz的傳輸率為0.9%;當費米能為0.2eV時，石墨烯超材料在1.37THZ的傳輸率為0.6% ;當費米能為0.3eV時，石墨烯超材料在
1.47THz的傳輸率為0.3% ;當費米能為0.4eV時，石墨烯超材料在1.53THz的傳輸率為0.1% ;當費米能為0.5eV時，石墨烯超材料在1.57THZ的傳輸率為0.0% ;這些結果表明，通過調節加在石墨烯上的費米能也就是電壓，可以有效地控制該石墨烯超材料的傳輸幅度和頻率。
[0021]圖6為本實用新型制備中光刻部分完成的效果圖，先在硅片上旋涂聚酰亞胺；然后把石墨烯轉移到聚酰亞胺層上；接著，在石墨烯上甩一層光刻膠，光刻完之后進行氧等離子刻蝕，刻蝕完之后剝離；最后，把聚酰亞胺從硅襯底上揭下即可制備獲得太赫茲石墨烯超材料。
[0022]【具體實施方式】二:本實施方式對實施方式一進一步說明，石墨烯諧振器層2為單層石墨烯，厚度為0.34nm，電導率是隨著外加電壓的改變而改變的。
[0023]【具體實施方式】三:本實施方式對實施方式一進一步說明，石墨烯諧振器層2中的石墨烯條一 2-1和石墨烯條二 2-2的寬度均為4 μ m。
[0024]【具體實施方式】四:本實施方式對實施方式一進一步說明，石墨烯諧振器層2中，石墨烯圓環2-3的內外直徑分別為28 μ m和36 μ m。
[0025]【具體實施方式】五:本實施方式對實施方式一進一步說明，扇形諧振區一 2-4-1、扇形諧振區二 2-4-2、扇形諧振區三2-4-3和扇形諧振區四2-4-4的寬度均為4 μπι。
[0026]【具體實施方式】六:本實施方式對實施方式一進一步說明，基于柔性襯底太赫茲石墨稀超材料的單元結構大小為50 μmX50 μπι。
[0027]【具體實施方式】七:本實施方式對實施方式一進一步說明，柔性襯底I為柔性聚酰亞胺。
【主權項】
1.基于柔性襯底太赫茲石墨烯諧振器，其特征在于，它包括柔性襯底(I)、石墨烯諧振器(2)，柔性襯底(I)上設置有石墨烯諧振器層(2); 石墨烯諧振器(2)包括兩個石墨烯條分別為石墨烯條一(2-1)和石墨烯條二(2-2)，以及一個石墨烯圓環(2-3); 所述的石墨烯條一(2-1)和石墨烯條二(2-2)在柔性襯底(I)上垂直設置，且石墨烯條一(2-1)的長度與柔性襯底(I)的邊長一樣，而石墨烯條二(2-2)的長度介于石墨烯圓環(2-3)的內徑與外徑之間， 所述的石墨烯條一(2-1)和石墨烯條二(2-2)與石墨烯圓環(2-3)共同形成了四個扇形諧振區域，分別為扇形諧振區一(2-4-1)、扇形諧振區二(2-4-2)、扇形諧振區三(2-4-3)和扇形諧振區四(2-4-4);所述的扇形諧振區一(2-4-1)、扇形諧振區二(2-4-2)、扇形諧振區三(2-4-3)和扇形諧振區四(2-4-4)均在石墨烯圓環(2-3)處開口。2.根據權利要求1所述的基于柔性襯底太赫茲石墨烯諧振器，其特征在于，石墨烯諧振器層(2)為單層石墨烯，厚度為0.34nm。3.根據權利要求1所述的基于柔性襯底太赫茲石墨烯諧振器，其特征在于，石墨烯諧振器層(2)中的石墨烯條一(2-1)和石墨烯條二(2-2)的寬度均為4μπι。4.根據權利要求1所述的基于柔性襯底太赫茲石墨烯諧振器，其特征在于，石墨烯圓環(2-3)的內外直徑分別為28 μπι和36 μπι。5.根據權利要求1所述的基于柔性襯底太赫茲石墨烯諧振器，其特征在于，扇形諧振區一(2-4-1)、扇形諧振區二(2-4-2)、扇形諧振區三(2-4-3)和扇形諧振區四(2_4_4)的寬度均為4 μπι。6.根據權利要求1所述的基于柔性襯底太赫茲石墨烯諧振器，其特征在于，柔性襯底(I)的厚度為7 μπι。
【專利摘要】基于柔性襯底太赫茲石墨烯諧振器，它涉及太赫茲石墨烯超材料。本實用新型現有的利用剛性襯底材料制備的太赫茲超材料，由于其不能彎曲成所需要的形狀致使實際應用收到極大限制的問題。它包括襯底、柔性襯底、石墨烯諧振器，襯底上依次設置有柔性襯底和石墨烯諧振器層。本實用新型將石墨烯諧振器做在聚酰亞胺上，當光刻實驗結束以后，可以將聚酰亞胺連同諧振器一起從硅片上剝離，做成柔性襯底的太赫茲超材料。與傳統的剛性襯底相比，具有可彎曲等優點。諧振器所選用的材料是單層石墨烯，石墨烯除了導電、導熱性能非常好，電阻率極低，電子遷移速率很快等優點外，其電導率可以通過外加電壓有效地控制，這樣就能非常方便地控制諧振產生的頻率。
【IPC分類】H01L23/14
【公開號】CN204741012
【申請號】CN201520121897
【發明人】賀訓軍, 劉靜, 徐榮超, 勾金雷, 樊旭堯, 于東旭
【申請人】哈爾濱理工大學
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年3月2日