[发明专利]锑化铟薄膜太赫兹超表面及其热调谐方法、制备方法

说明书

本发明实施例提供了一种锑化铟薄膜太赫兹超表面及其热调谐方法、制备方法，通过将太赫兹超表面设置为矩形基板层，柱阵列结构层，以及锑化铟薄膜三层结构，能够实现在温度改变时，锑化铟薄膜的介电常数随之改变，从而使本发明实施例的太赫兹超表面的共振频率发生改变，因此，本发明实施例的太赫兹超表面能够通过改变温度改变共振频率，同时增加太赫兹波共振频率的调谐范围，并且，本发明实施例的太赫兹超表面制备方法简单，适合广泛地应用于光电制造领域，从而提高太赫兹超表面的应用范围。

技术领域

本发明涉及太赫兹波技术领域，特别是涉及一种锑化铟薄膜太赫兹超表面及其热调谐方法、制备方法。

背景技术

太赫兹波又称THz射线，是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，太赫兹波在传感、成像、生物医学等领域都有着广泛的应用。然而，与红外线或者微波相比，太赫兹波的发展相对缓慢，这是因为在自然界中很难找到能够直接用于检测太赫兹的材料。不过，随着超材料的出现与发展，这个问题逐渐得到了解决。超材料是具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。其中，超表面便是一种二维等效超材料。超表面是一种周期性人工结构，其结构单元尺寸远小于工作波长。超表面能够通过改变其几何尺寸，而对不同频率的电磁波产生响应。更重要的是，超表面对于太赫兹波有着独特的响应，目前已经有多种超表面结构，例如：完美吸收体，磁镜，宽带反射器等。

现有的超表面通常利用弹性材料，石墨烯、液晶、钛酸锶、相变氧化物等材料来进行工作频率的调控，虽然现有的超表面能够实现对太赫兹波的检测与调谐，但是，由上述材料实现的超表面调控，其调谐原理为通过改变超表面的电压或机械压力等而改变太赫兹的共振频率。例如，通过电压调谐由液晶制成的超表面，通过机械压力调谐由弹性材料制成的超表面，但是，受限于液晶材料的电压可调范围，上述电压调谐方法存在调谐范围小的问题，并且，机械压力调谐方法存在容易使材料变形甚至损坏的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种锑化铟薄膜太赫兹超表面及其热调谐方法、制备方法，以实现增加太赫兹波共振频率的调谐范围，进而增加超表面的工作范围和应用场景。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面，包括：矩形基板层，柱阵列结构层，以及锑化铟薄膜，其中，所述柱阵列结构层中的各柱状阵列结构体排列于所述矩形基板层上，所述锑化铟薄膜覆盖于所述柱状阵列结构体的上表面以及所述矩形基板层的上表面。

可选的，所述矩形基板层的材料为聚二甲基硅氧烷，所述柱阵列结构层的材料为硅。

可选的，所述矩形基板层的厚度为6～10μm；所述柱状阵列结构体的半径为60～70μm，所述柱状阵列结构体的厚度为55～65μm；所述锑化铟薄膜的厚度为110～600nm。

可选的，所述太赫兹超表面的共振频率随温度升高而增加。

可选的，所述太赫兹超表面的共振频率随所述锑化铟薄膜厚度的增加而增加。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面的热调谐方法，应用于第一方面所述的基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面，包括：

将所述太赫兹超表面加热至不同的温度；

利用太赫兹波照射处于不同温度下的所述太赫兹超表面，得到不同的共振频率；

基于所述不同的共振频率，确定所述太赫兹超表面的工作频率范围。

可选的，所述太赫兹波的照射方法为垂直照射于所述太赫兹超表面的表面。

第三方面，本发明实施例还提供了一种基于锑化铟薄膜的太赫兹超表面的制备方法，包括：

在矩形基板层上铺设硅层；

利用光刻法在所述硅层上刻蚀出柱状阵列结构体，得到柱阵列结构层；