[发明专利]一种新型太赫兹温控可调多频超材料吸波器

说明书

本发明涉及新型太赫兹温控可调多频超材料吸波器设计及制备，设计思路包括以下步骤：根据当前温控材料的发展现状，选择InSb作为超材料吸波器介质基板，并根据Drude模型对其相对介电常数进行近似计算并提取；基于传统的“三明治”吸波结构设计原理，利用时域有限差分法进行建模仿真，设计出一种极化不敏感的四角L型和中间内嵌锯齿型结构组合而成的超材料金属单元，最后进行磁控溅射工艺和金属剥离工艺进行样品制备。在本发明中多频温控超材料单元设计及工艺制备是核心技术，与传统吸波材料相比吸波频段更多、灵活性更好、制作精度更高。

技术领域

本发明涉及超材料吸波器的制备，具体为一种新型太赫兹温控可调多频超材料吸波器，包括了超材料结构设计及金属剥离工艺制备技术。

背景技术

电磁隐身技术是当前军事领域研究的热点。常用的武器装备隐身方式是在其表面添加涂层，比如铁氧体涂层，相对其他吸波涂料材料价格低廉，效果较为一般；羰基铁吸波涂料吸收能力强，但面密度大，使得战机的负重增加。随着超材料的兴起逐渐在该领域引起一场变革，超材料是人工设计具有特殊结构的复合电磁材料。将超材料作为吸波器，能够将相应频段内的电磁波实现90％以上的吸波效果，在某些频点上实现接近百分之百的吸波率，显著降低目标的RCS，实现优秀的电磁隐身性能。

相较于传统的吸波材料，超材料吸波器具有以下明显的优势：

(1)结构设计多样。超材料是人工构造的复合电磁材料，可以根据相应的吸波频段需求计算出相应的单元尺寸，然后选择合适的介质基板以及金属材料，在经过金属单元结构设计最终实现理想的吸波效果。

(2)吸波频段灵活。随着太赫兹雷达技术的兴起，战机隐身涂层制备难度也随之增加，但超材料吸波器设计灵活，不受频段条件限制，单元尺寸与吸波频段成反比例关系，可以通过单元尺寸改变实现太赫兹吸波效果，同时其频段温控可调，可以根据雷达的频段温控调节吸波频段，适应性强。

(3)制备方式简单。传统的电磁吸波涂层材料制备较为复杂，然而超材料吸波器则不同。对于较低频段吸波器制备，由于其尺寸较大，可以在适当的介质基板上采用高密度互连技术(HDI)来实现，精度较传统的PCB印刷技术高，误差小；对于高频段吸波器，可以采用MEMS技术进行加工制备。

发明内容

本发明针对当前太赫兹雷达电磁隐身技术，设计出在太赫兹频段内温控可调超材料吸波器，并提供高精度超材料阵列金属剥离工艺制备流程，其产品可以用于武器装备关键部位表面贴合，实现有效可调的电磁吸收，降低其雷达散射截面。

本发明是采用如下的设计方案实现的：一种新型太赫兹温控可调多频超材料吸波器，采用“三明治”吸波结构，中间的介质层选用温控可调的InSb材料，在InSb介质层两侧使用溅射工艺，背面全附金属，正面采用金属剥离工艺制备单元阵列，InSb温度可调的特性可以保证其适应多变的战场情况，针对不同的雷达波段来调节相应的吸波频段。

上述的一种新型太赫兹温控可调多频超材料吸波器，InSb介质层正面的金属单元由四角L型和中间内嵌锯齿型结构组成，单元整体为中心对称图形，该金属单元结构对电磁波极化不敏感，可以有效避免非对称图形对电磁波极化的影响。

上述的一种新型太赫兹温控可调多频超材料吸波器，InSb介质层采用真空镀膜技术，在硅片进行InSb薄膜的制备，在制备的过程中利用惰性气体进行保护，采用三温区法，控制两个蒸发源和硅基底的温度，使成膜后Sb的分子浓度较低，即处于富In状态，在热处理过程的后半部分，由于共晶点的退化，会析出In固相，因此得到InSb-In共晶体，再通过热处理的方法析出InSb晶体。