[发明专利]用于太赫兹折叠波导微结构的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于太赫兹折叠波导微结构的制备方法，包括在基板表面制备太赫兹折叠波导微结构粘合层；在粘合层上制备第一层太赫兹折叠波导微结构掩模和电子注通道芯模定位结构；在掩模中制备第一层太赫兹折叠波导微结构；通过减薄抛光处理，使第一层太赫兹折叠波导微结构厚度达到预设值；将电子注通道芯模与电子注通道芯模定位结构对准并在相应位置固定完成电子注通道芯模转移；制备第二层太赫兹折叠波导微结构掩模以及第二层太赫兹折叠波导微结构，通过减薄抛光处理，使基片上的太赫兹折叠波导微结构厚度达到预期厚度；去除光刻胶、粘合层和电子注通道芯模，形成太赫兹折叠波导微结构。本发明克服了传统工艺制作难度大，尺寸精度不高的缺点。

技术领域

本发明涉及微纳结构加工领域，具体地，涉及一种光刻工艺方法，尤其涉及一种用于太赫兹折叠波导慢波结构的制备方法。

背景技术

太赫兹科学与技术从20世纪80年代中期开始发展，随着科学技术的发展，特别是超快技术的发展，使获得宽带稳定的脉冲太赫兹源成为一种成熟技术，太赫兹技术也得以迅速发展。

从20世纪90年代中期开始，陆续有发达国家相关部门对太赫兹科学研究项目持续提供资金支持。并且在2004年，美国MIT将太赫兹科技评为“改变未来世界的十大技术”之一。作为一种极具发展潜力的太赫兹器件折叠波导慢波结构，它同时具有高功率容量和宽频带的特点，作为高频、大功率、宽频带微波源的慢波电路具有巨大的应用潜力，不少国家开展了对太赫兹折叠波导行波管放大器的研究。

从目前国内现状看，对于低频率的金属折叠波导而言，波导腔尺寸较大，其制造一般采用微铣削、电火花、电解等传统机械加工及电铸工艺方法，制造工艺较为成熟。但是对于在太赫兹频率波段的金属折叠波导，其尺寸在亚毫米级甚至更小，而且为了保证器件的低损耗传输特性，需要制备工艺具有高精度及低粗糙度的特点。而早期的传统的电加工制造工艺，导致波导腔体尺寸精度低，从而使电子注与微波无法保持较高的互作用效率，进一步导致器件功率容量低，高频损耗大。除此之外，国内对折叠波导行波管电子注通道加工精度也不高，加工方法以及相应的芯模材料仍有待解决，而国外已能进行微尺寸电子注通道的高精度加工，实现高频太赫兹行波管的制造。

目前，国内已报道了一些有关太赫兹折叠波导加工的方法。如中电41所陈学斌等人于2015年报道了一种基于微铣削的太赫兹矩形波导加工技术，波导截面尺寸为0.559mm×0.279mm，表面粗糙度小于0.8μm，工作频率为0.5THz。但是微铣削方法对于复杂三维形状折叠波导来说加工难度大，且受限于刀具，加工精度无法保证。^[1]中国工程物理研究院的科研工作者在2010年开始对折叠波导行波管进行了大量的研究与制管工作，但工作多集中在结构设计与模拟，缺乏折叠波导精密制造工艺的研究。^[2-3]中科院电子所采用嵌丝式UV-LIGA工艺制备折叠波导，电子注通道直径为200μm，嵌入丝使用尼龙，但后续电铸过程含硫酸的电铸液对其有影响，嵌入丝材料有待优化。^[4]为解决目前国内对太赫兹折叠波导加工精度低，成品率不高等问题，我们设计了一种利用MEMS工艺制备太赫兹折叠波导的工艺步骤，该工艺步骤具有高精度，高成品率的优点。

参考文献：

[1]陈学斌,高石磊,孙传国,et al.2015.微径铣刀在太赫兹波导加工中的应用.微波学报[J]:108-111.

[2]雷文强,蒋艺,胡林林,et al.2014.0.14THz折叠波导行波管的设计与实验.太赫兹科学与电子信息学报[J],12:334-338.

[3]周泉丰,徐翱,阎磊,etal.2014.0.22THz折叠波导行波管设计.太赫兹科学与电子信息学报[J],12:166-170.

[4]马天军,孙建海,陈振海,etal.2015.折叠波导高频结构UV-LIGA技术研究.真空科学与技术学报[J],35:1356-1361.

发明内容