[发明专利]太赫兹频段的太波材料的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹频段的太波材料，尤其是涉及一种太赫兹频段的太波材料的合成方法。

背景技术

太赫兹波一般指频率在100GHz至100THz范围内的电磁辐射，其波段位于微波和红外光之间，是一个基本未被利用的波段。太赫兹波处于电磁波谱中的特殊位置而具有多种特殊性质：太赫兹波辐射对于很多介电材料和非极性液体有良好的穿透性，因此太赫兹波可以对不透光物体进行透视成像；太赫兹波的光子能量很低，辐照检测时不会对生物组织细胞产生有害的电离损坏；太赫兹波段包含着丰富的独特波谱信息；太赫兹波的频率高，作为通信载体时单位时间内可以传递更多的信息量，并且太赫兹波的波长更短，它的发射方向性优于微波。这些特殊性质的存在使得太赫兹波技术近年来备受国际科技界关注。

美国麻省理工学院的B.S.williams在Terahertz Quantum-cascade Lasers一文中，采用光混频技术的单行程载流子光电二极管，利用其独特的工作模式，使其同时获得超快响应和较高功率输出水平，该技术被认为是未来太赫兹波通信技术中最有发展潜力的连续太赫兹波源技术，但该技术尚不能获得更高频率的太赫兹波输出，从而限制了该方法的应用。中国专利201110367314.1报道了一种自由空间太赫兹波源的结构设计方法，该方法通过设计来缩短光路以降低传输损耗，提高太赫兹波的产生功率。该方法只是通过太赫兹波的传导来提高太赫兹波的功率，并没有从本质上提高太赫兹波源的产生功率。中国专利201210003419.6公开了一种太赫兹波探测器，其结构中含有衬底和附着在衬底上的超导薄膜材料，而超导薄膜材料为单条以曲折且紧凑的方式在所述衬底延伸的长程线条型结构。但该方法中所用超导薄膜材料不易制备，对于环境条件要求较高，不同环境对于其探测精度影响比较大。中国专利201210021833.7报道了利用光学晶体生成太赫兹波的方法，非线性光学晶体通过差频来生成与具有两个不同波长的入射光中的差频成分相对应的太赫兹波。该方法利用光学晶体产生太赫兹波，但工艺复杂，对于光学晶体的性能要求较高，从而限制了它的广泛应用。中国专利201210213086.7公开的探测系统由斩波器、聚乙烯透镜、氖灯与直流电源和电流表构成的回路、氖灯输出端与电容器和放大器构成的闭合回路构成，以廉价的氖灯作为基本的探测元件，降低成本的同时也提高了太赫兹波的响应速度。但其探测效率低，需要强度较高的太赫兹波才能响应。

发明内容

本发明的目的在于提供具有合成方法易操作、产物体积小巧、能量损耗低等优点的太赫兹频段的太波材料的合成方法。

太波性能测量分别采用太赫兹时域谱技术(THz Time Domain Spectroscopy)和扩展矢量网络分析技术（Vector Network Analyser）。

所述太赫兹频段的太波材料的合成方法之一包括以下步骤：

1）将含有锂、镁、锌、硅、镧、铝、钛、铈等的金属盐中的至少一种与第1溶剂化学反应，获得前躯体；

2）将步骤1）得到的前躯体与碳酸锰、碳酸钡、碳酸钙和第2溶剂混合研磨，然后烘干、预烧、破碎造粒、成型、热处理后得到应用于太赫兹频段的太波块体材料；

3）将步骤2）得到的应用于太赫兹频段的太波块体材料破碎、过筛，得到微细颗粒，再加入聚四氟乙烯，热处理后得到太赫兹频段的太波材料。

在步骤1）和2）中，所述锂、镁、锌、硅、镧、铝、钛、铈、碳酸锰、碳酸钡、碳酸钙的质量比可为锂0～0.01∶镁0～0.629∶锌0～0.143∶硅0～0.346∶镧0～0.097∶铝0～0.143∶钛0～0.837∶铈0～0.495∶碳酸锰0.002～0.015∶碳酸钡0～0.78∶碳酸钙0～0.555。

在步骤1）中，所述第1溶剂的用量可与金属盐的总质量相同，第1溶剂可选自乙醇、氨水、草酸、柠檬酸等中的一种。

在步骤2）中，所述第2溶剂的用量可与碳酸锰、碳酸钡和碳酸钙的总质量相同；第2溶剂可选自水或无水乙醇等；所述烘干的条件可在烘箱中经100～150℃烘干2～4h，最好经120℃烘干3h；所述预烧的条件可在950～1100℃下预烧2.5～3.5h，最好在1000℃下预烧3h；所述破碎造粒后可过80目筛；所述成型的条件可为在300～350MPa下干压45～70s成型，最好在320MPa下干压60s成型；所述热处理的条件可为在800～1200℃下保温1～24h。

在步骤3）中，所述微细颗粒与聚四氟乙烯的质量比可为（0.1～0.7）∶1；所述热处理的条件可为在320～400℃下保温2～7h。