[发明专利]一种双电容太赫兹超材料电调控器件结构

说明书

本发明公开了一种基于铟镓锌氧化物的太赫兹超材料电调控器件结构，包括衬底层和填充刻蚀于衬底层上的金属谐振环与铟镓锌氧化物层组成的微结构谐振器阵列层，金属谐振环内设置有第一微带金线；还包括通过第二微带金线与第一微带金线连接的肖特电极；还包括与铟镓锌氧化物层相接触的IGZO条和与IGZO条相连接的欧姆电极，肖特电极与欧姆电极分别位于衬底层上表面的两侧。通过改变IGZO半导体材料电导率实现对特定频率太赫兹波的透射光谱响应的调节；通过改变阵列单元中的结构尺寸，可以实现对响应波长进行较大范围的调节。双电容开口谐振环结构的太赫兹调控器件结构紧凑，制作简单，调控效率高，在太赫兹调控领域将有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及超材料电磁波调控器件设计领域，具体涉及一种双电容太赫兹超材料电调控器件结构。

背景技术

太赫兹波为频率0.1-10THz的波段。由于其光子能量较低、穿透性强、可携带大量的信息的特点，太赫兹波被用于通信、雷达、安全监测和成像等领域，特别是运用于生物成像以及化学检测(太赫兹时域光谱)。近年来，由于超快激光等太赫兹光源设备的发展，太赫兹越来越趋近于实用化。但是，太赫兹调制技术方面发展相对落后，已经有些研究，但仍不太完善。超材料调制方式主要有光调控、电调控、热调控、机械调控四种，各有优缺点，其中电调控的技术中，目前较多是使用GaAs作为衬底，上面制作单电容开口谐振环超材料调控的器件，也有使用液晶的超材料调控器件，但是它们的调制深度和带宽仍有不足：Hou-TongChen在Natue期刊报道，GaAs衬底超材料单电容谐振结构调控器件的透射系数为0.1；对于基于液晶的超材料调控器件，Kowerdziej报道其双峰间距为0.35THz。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种种双电容太赫兹超材料电调控器件结构，可以实现对特定频段太赫兹波的调整以及对响应波长进行较大范围的调节。

为了实现上述发明目的，本发明提供的一种双电容太赫兹超材料电调控器件结构，包括衬底层和填充刻蚀于衬底层上的金属谐振环与铟镓锌氧化物层组成的微结构谐振器阵列层，金属谐振环内设置有第一微带金线；还包括通过第二微带金线与第一微带金线连接的肖特电极；还包括与铟镓锌氧化物层相接触的IGZO条和与IGZO条相连接的欧姆电极，肖特电极与欧姆电极分别位于衬底层上表面的两侧。

进一步地，所述微结构谐振器阵列层包括若干个开口环谐振器单元，每个开口环谐振器单元均包括金属谐振环与铟镓锌氧化物层，金属谐振环为双电容开口环谐振器，由两个单电容开口环谐振器背向组合，且两个单电容开口环谐振器关于金属谐振环的中心线对称，在中心线处刻蚀出微带金线，且每个单电容开口环谐振器的开口处均分别包裹在铟镓锌氧化物层内。

进一步地，每个所述金属谐振环的厚度为0.3μm，宽度为6μm。

进一步地，所述金属谐振环的环形部分的边长为66μm，第一微带金线长度为86μm，第一微带金线的两端伸出金属谐振环外。

进一步地，所述衬底层上对称处设有两个凹槽。

进一步地，在所述凹槽内填充铟镓锌氧化物，在填充之后的平面上刻蚀金属谐振环，再在其电容上覆盖铟镓锌氧化物，两层铟镓锌氧化物包裹形成铟镓锌氧化物层。

与现有技术相比，本发明能够实现的有益效果至少如下：