[发明专利]一种低功耗、低插损的光控太赫兹调制器及其制备方法

权利要求书

1.一种低功耗、低插损的光控太赫兹调制器，其特征在于，包括依次设置的石英基底，硅薄膜，硅纳米针阵列结构和石墨烯薄膜；所述石墨烯薄膜为多层。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗、低插损的光控太赫兹调制器，其特征在于，所述石英基底厚度为300-500μm；所述硅薄膜为N型硅薄膜，厚度为80-200μm，电阻率为1000-5000Ω·cm；所述硅纳米针阵列结构的纳米针直径100-300nm，长度3-8μm；所述石墨烯薄膜为P型石墨烯，层数为2-4层。

3.根据权利要求1或2所述的一种低功耗、低插损的光控太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采用等离子增强化学气相沉积法于石英基底上生长出未掺杂硅薄膜，并进行掺杂，形成硅薄膜；

(2)采用金属辅助化学刻蚀法于硅薄膜上刻蚀出硅纳米针阵列结构；

(3)采用湿法转移法将石墨烯薄膜转移到硅纳米针阵列结构表面。

4.根据权利要求3所述的一种低功耗、低插损的光控太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体步骤为：将石英基底置于PECVD室，充入氢气与硅烷的混合气体，生长出未掺杂硅薄膜；使用马弗炉在硅薄膜表面扩散五氧化二磷，形成硅薄膜。

5.根据权利要求4所述的一种低功耗、低插损的光控太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中氢气与硅烷的混合气体中氢气所占比例为96-99％；马弗炉中扩散温度为300-500℃，扩散时间为5-10min。

6.根据权利要求3所述的一种低功耗、低插损的光控太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体步骤为：

1)清洗硅薄膜表面；

2)使用AgNO₃和HF的混合溶液，在硅薄膜表面沉积一层银纳米颗粒；

3)使用刻蚀液刻蚀硅薄膜表面；

4)清洗，硅薄膜表面获得硅纳米针阵列结构。

7.根据权利要求6所述的一种低功耗、低插损的光控太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中先使用HF清洗硅薄膜表面氧化层，再依次用丙酮、酒精、去离子水超声清洗，烘干待用；所述步骤4)中选用王水进行清洗。

8.根据权利要求6所述的一种低功耗、低插损的光控太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，AgNO₃浓度为0.02-0.08mol/L，HF体积浓度为3-7％，沉积时间为10-20s。

9.根据权利要求6所述的一种低功耗、低插损的光控太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的刻蚀液为HF与H₂O₂的混合溶液，其中，HF体积浓度为3-7％，H₂O₂体积浓度为2-5％；刻蚀温度为50-70℃，刻蚀时间为20-30min。