[实用新型]一种基于全硅材料的菱形太赫兹宽带吸波器

说明书

本实用新型公开了一种基于全硅材料的菱形太赫兹宽带吸波器；所述吸波器的材料为掺硼的p型硅，载流子浓度大于等于0.03×10¹⁸cm^‑3；所述吸波器由超材料层、基底层两部分组成，超材料层由单元结构为菱形的周期性阵列组成，位于基底层的上方；当太赫兹波正入射到所述吸波器，该太赫兹波将被耦合进吸波器并激发电磁共振，实现宽带吸收；所述吸波器结构简单，易于制作，具有吸收效率高并且吸收宽带宽等优点，可满足隐身，成像等应用。

技术领域

本实用新型涉及了一种基于全硅材料的菱形太赫兹宽带吸波器，属于太赫兹波段吸波技术领域。

背景技术

随着社会的发展以及技术工艺的成熟，吸波器在成像、光探测、无线通信、军事隐身、生物传感等领域应用越来越广泛。

2018年9月7日，南京邮电大学提出了申请号为CN201821461331.5的“一种基于电磁超材料的宽频带太赫兹吸波器”包括底层反射板及其上方的介质基板，所述介质基板的上方设有四个形状相同的二氧化钒谐振单元，所述二氧化钒谐振单元沿介质基板的四角布置。该吸波器采用多层结构之间的相互谐振来产生吸收，结构复杂，不易于加工；2018年4月24日，西安理工大学提出了申请号为CN201810372928.0的“一种三波段拓扑超材料太赫兹吸波器”每个吸波单元从底层到顶层依次为金属层、介质层和金属微结构单元层，三层结构紧密贴合，虽然该吸波器吸收率达到90％以上，但是其吸收宽度非常窄，每个吸收峰的吸收宽带约为0.2THz左右。

发明内容

为了克服现有的吸波器结构复杂、制作工艺繁琐、吸收带宽太窄的问题，本实用新型涉及了一种基于全硅材料的菱形太赫兹宽带吸波器，以解决上述现有技术存在的问题，使吸波器的结构简单，加工难度低，提高了吸波器的吸收率及吸收带宽。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：所述吸波器的材料为掺硼的p型硅，载流子浓度大于等于0.03×10¹⁸cm^-3；所述吸波器由超材料层(1)、基底层(2)两部分组成，超材料层(1)由单元结构为菱形的周期性阵列组成，位于基底层(2)的上方；当太赫兹波正入射到所述吸波器，该太赫兹波将被耦合进吸波器并激发电磁共振，实现宽带吸收；利用湿法刻蚀技术完成整个吸波器结构的制作。

所述超材料层(1)和基底层(2)的材料均为掺硼的p型硅，载流子浓度大于等于0.03×10¹⁸cm^-3，菱形单元结构在x和y两个方向上的周期分别为p_x＝170μm，p_y＝170μm，在z方向上的厚度为t＝40μm,菱形的边长为对角线长度为170μm；所述基底层(2)在z方向上的高度为h＝260μm。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型基于硅超材料层单元结构阵列周期性排列，太赫兹波入射到所述吸波器上，被耦合进吸波器并激发电磁共振，从而实现吸波器对太赫兹波的宽带吸收，所述吸波器结构简单，材料单一，易于加工，在性能上具有吸收率较高，在1.68THz和1.85THz时实现98％的近完美吸收，吸收率大于80％的吸收宽带占整个工作波段(0.2-2THz)88.89％。

附图说明

图1为本实用新型的菱形单元结构周期立体示意图；

图2为本实用新型的菱形单元结构周期俯视示意图；

图3为本实用新型在工作波段附近的吸收率、透射率、反射率频谱图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实例，进一步阐述说明本实用新型。