[发明专利]太赫兹器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太赫兹技术领域，具体涉及一种增强太赫兹辐射透射率的太赫兹器件及其制备方法。

背景技术

太赫兹波通常定义为频率在0.1～10THz范围内的电磁波。太赫兹的英文是Terahertz（THz），1THz=10¹²Hz，波长为30～3000μm。目前研究较多的太赫兹波通常在0.1～10THz范围内，其波段位于微波和红外线之间，属于远红外线和亚毫米波范畴，有时也称为T射线。

高阻硅对于太赫兹波完全透明，吸收率几乎等于零，就像玻璃对于可见光，非常适合用来做太赫兹镜片、窗口等器件。但是硅的折射率很高，远远大于空气的折射率。我们知道，当光从一种折射率为n₁的介质向另一种折射率为n₂的介质传播时，在两者的交界处即界面上可能会同时发生光的反射和折射（符合菲涅尔公式），反射回来的能量会耗散在空气中造成损失。

太赫兹波是电磁波，由于菲涅尔损耗的存在，当太赫兹波从空气垂直射到硅表面时，会有接近30%的功率由于反射损失掉，只剩下70%的太赫兹能量会透过器件的第一表面。同时考虑硅器件的两个表面，如果忽略硅两个表面间少量波来回振荡产生的干涉效应，太赫兹波在透过两个表面后能量损失会达到46%，对探测和实验带来不便。

目前透射率较高的太赫兹器件多是在高阻硅本体表面修饰所得到的器件，其制备方法主要是飞秒激光加工黑硅结构和化学腐蚀金字塔结构等，这些太赫兹器件因制备工艺复杂，从而成本较高，且在制备过程中使用激光、化学等方法有一定危险性。更重要的是，由于这类增透方法仅局限于对硅表面的改性，不能适用于其它与太赫兹辐射相关的材料界面，如砷化镓和鍗化锌等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太赫兹器件，以解决上述问题。

本发明的目的还在于提供一种上述太赫兹器件的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种太赫兹器件，其特征在于，包括：太赫兹元件，具有入射面和出射面；以及微孔薄膜，微孔薄膜至少覆盖在入射面上，微孔薄膜具有多个微孔单元，微孔单元具有向着太赫兹元件方向自大到小渐变的形状。

另外，本发明所涉及的微孔薄膜还可以具有这样的特征：其中，微孔薄膜由太赫兹域高透明材料制成，厚度为1微米～1毫米，太赫兹域高透明材料为高分子材料或高分子基复合材料。

进一步，本发明所涉及的微孔薄膜还可以具有这样的特征：其中，上述高分子材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚4-甲基戊烯、聚乙烯、聚丙烯、环烯烃共聚物或聚苯乙烯中的任意一种；上述高分子基复合材料为复合有硅、二氧化硅或三氧化二铝纳米颗粒中的任意一种或至少两种的高分子材料。

另外，本发明所涉及的微孔单元还可以具有这样的特征：其中，微孔单元的形状为倒圆锥形、倒棱锥形、倒圆台形或倒梯台形中的任意一种。

并且，本发明还涉及一种制备上述太赫兹器件的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将太赫兹域高透明材料溶于一定溶剂中，配成溶液；步骤二：将溶液旋凃在入射面上，烘干，得到入射面上覆盖有太赫兹域高透明材料的薄膜的第一待压器件；步骤三：将第一待压器件和模具共同加热到高于太赫兹域高透明材料的玻璃化转变温度的温度，用模具穿透薄膜压在入射面上，冷却，脱模，得到太赫兹器件。

另外，本发明所涉及的微孔薄膜还可以具有这样的特征：其中，微孔薄膜还覆盖在出射面上。

并且，本发明还提供了一种制备上述太赫兹器件的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将太赫兹域高透明材料溶于一定溶剂中，配成溶液；步骤二：将溶液旋凃在入射面上，烘干，再将溶液旋凃在出射面上，烘干，得到入射面和出射面均覆盖有太赫兹域高透明材料的薄膜的第二待压器件；步骤三：将第二待压器件和模具共同加热至高于太赫兹域高透明材料的玻璃化转变温度的温度，用模具分别穿透薄膜压在入射面和出射面上，冷却，脱模，得到太赫兹器件。

另外，上述制备方法所采用的模具还可以具有这样的特征：其中，模具具有多个凸起单元，凸起单元具有与微孔单元相匹配的正圆锥形、正棱锥形、正圆台形和正梯台形中的任意一种形状。

另外，上述制备方法所采用的模具还可以具有这样的特征：其中，模具为金属模具。

另外，上述制备方法所采用的溶剂还可以具有这样的特征：其中，溶剂为甲苯、二甲苯、三甲苯、氯苯、苯甲醚、丙酮、四氢呋喃和氯仿中的任意一种或几种的混合物。

发明的作用与效果