CN106654468A - 基于条带结构电控太赫兹波开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于条带结构电控太赫兹波开关。它包括基底层、二氧化硅层、二硫化钼薄膜、第一条带区域、左侧矩形条、第二条带区域、右侧矩形条、第三条带区域；第一条带区域、左侧矩形条、第二条带区域、右侧矩形条、第三条带区域，第一条带区域、左侧矩形条、第二条带区域、右侧矩形条、第三条带区域自左向右顺序排列在二硫化钼薄膜上，太赫兹信号从第二条带区域的正上方垂直入射，依次经过二硫化钼薄膜、二氧化硅层和基底层垂直输出；通过调节施加在二硫化钼薄膜与基底层之间的偏置直流电压，调节二硫化钼薄膜的有效介电常数，实现太赫兹信号的通断。本发明具有结构简单紧凑，尺寸小，响应快，设计原理简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及太赫兹波开关，尤其涉及一种基于条带结构电控太赫兹波开关。
背景技术
近年来，处于宏观电子学到微观电子学过度区域的太赫兹技术是二十世纪80年代末发展起来的一种新技术。太赫兹波独特的频率范围(位于微波频段和光频段之间)覆盖了多数大分子物质的分子振动和转动光谱，因此多数大分子物质在太赫兹频段无论其吸收谱、反射谱还是发射谱都具有明显的指纹谱特性，这一点是微波所不具备的。太赫兹波辐射源与检测手段突飞猛进的进步促进了相关器件功能的悄然兴起。因此太赫兹技术以及太赫兹器件的研究逐渐成为世界范围内广泛研究的热点。
太赫兹系统主要由辐射源、探测器件和各种功能器件组成。在实际应用中，由于应用环境噪声以及应用需要的限制等，需控制太赫兹波系统中的太赫兹波的通断，因而太赫兹波开关是一类十分重要的功能器件。当前国内外研究的并提出过的太赫兹波开关结构主要基于光子晶体、超材料等结构，这些结构往往很复杂，而且在实际制作过程中困难重重，成本较高，对加工工艺和加工环境要求也高。所以迫切需要提出结构简单、尺寸小、便于加工制作的太赫兹波开关来支撑太赫兹波应用领域的发展。
发明内容
本发明为了克服现有技术不足，提供一种基于条带结构电控太赫兹波开关。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
基于条带结构电控太赫兹波开关包括基底层、二氧化硅层、二硫化钼薄膜、第一条带区域、左侧矩形条、第二条带区域、右侧矩形条、第三条带区域；基底层的上层为二氧化硅层，二氧化硅层的上层铺有二硫化钼薄膜，二硫化钼薄膜上设有第一条带区域、左侧矩形条、第二条带区域、右侧矩形条、第三条带区域，第一条带区域、左侧矩形条、第二条带区域、右侧矩形条、第三条带区域自左向右顺序排列，太赫兹信号从第二条带区域的正上方垂直入射，依次经过二硫化钼薄膜、二氧化硅层和基底层垂直输出。二硫化钼薄膜与基底之间设有一个的偏置直流电压源，调节外加偏置直流电压源的电压会改变二硫化钼薄膜的有效介电常数，从而可以控制太赫兹波的传输的通断，实现开关效果。
所述的基底层的材料为P型硅材料，长度为18～22μm，宽度为14～18μm，厚度为2～4μm。所述的二氧化硅层的长度为18～22μm，宽度为14～18μm，厚度为2～4μm。所述的二硫化钼薄膜的长度为18～22μm，宽度为14～18μm。所述的第一条带区域和第三条带区域均由七个形状大小相同的矩形条组成，其中矩形条的长度为14～18μm，宽度为1～2μm，间隔宽度为1～2μm。所述的左侧矩形条和右侧矩形条的形状太小相同，长度均为14～18μm，宽度均为3～6μm。所述的第二条带区域由三个形状大小形同的矩形条组成，其中矩形条的长度均为14～18μm，宽度均为2～4μm，间隔宽度为2～4μm。
本发明的基于条带结构电控太赫兹波开关具有结构简单紧凑，尺寸小，响应快，设计原理简单等优点。本发明能够通过调节外加偏置直流电压源的电压,改变二硫化钼薄膜的有效介电常数，从而可以控制太赫兹波的传输的通断，实现开关效果。
附图说明：
图1是基于条带结构电控太赫兹波开关的三维结构示意图；
图2是基于条带结构电控太赫兹波开关的俯视图；
图3为太赫兹波开关的传输曲线图。
具体实施方式
如图1～2所示，基于条带结构电控太赫兹波开关包括基底层1、二氧化硅层2、二硫化钼薄膜3、第一条带区域4、左侧矩形条5、第二条带区域6、右侧矩形条7、第三条带区域8；基底层1的上层为二氧化硅层2，二氧化硅层2的上层铺有二硫化钼薄膜3，二硫化钼薄膜3上设有第一条带区域4、左侧矩形条5、第二条带区域6、右侧矩形条7、第三条带区域8，第一条带区域4、左侧矩形条5、第二条带区域6、右侧矩形条7、第三条带区域8自左向右顺序排列，太赫兹信号从第二条带区域6的正上方垂直入射，依次经过二硫化钼薄膜3、二氧化硅层2和基底层1垂直输出。二硫化钼薄膜3与基底1之间设有一个的偏置直流电压源，调节外加偏置直流电压源的电压会改变二硫化钼薄膜3的有效介电常数，从而可以控制太赫兹波的传输的通断，实现开关效果。
所述的基底层1的材料为P型硅材料，长度为18～22μm，宽度为14～18μm，厚度为2～4μm。所述的二氧化硅层2的长度为18～22μm，宽度为14～18μm，厚度为2～4μm。所述的二硫化钼薄膜3的长度为18～22μm，宽度为14～18μm。所述的第一条带区域4和第三条带区域8均由七个形状大小相同的矩形条组成，其中矩形条的长度为14～18μm，宽度为1～2μm，间隔宽度为1～2μm。所述的左侧矩形条5和右侧矩形条7的形状太小相同，长度均为14～18μm，宽度均为3～6μm。所述的第二条带区域6由三个形状大小形同的矩形条组成，其中矩形条的长度均为14～18μm，宽度均为2～4μm，间隔宽度为2～4μm。
实施例1
如图1～2所示，基于条带结构电控太赫兹波开关包括基底层1、二氧化硅层2、二硫化钼薄膜3、第一条带区域4、左侧矩形条5、第二条带区域6、右侧矩形条7、第三条带区域8；基底层1的上层为二氧化硅层2，二氧化硅层2的上层铺有二硫化钼薄膜3，二硫化钼薄膜3上设有第一条带区域4、左侧矩形条5、第二条带区域6、右侧矩形条7、第三条带区域8，第一条带区域4、左侧矩形条5、第二条带区域6、右侧矩形条7、第三条带区域8自左向右顺序排列，太赫兹信号从第二条带区域6的正上方垂直入射，依次经过二硫化钼薄膜3、二氧化硅层2和基底层1垂直输出。条带区域与基底1之间连接偏置直流电压源的两极，调节外加偏置直流电压源的电压会改变二硫化钼薄膜3的有效介电常数，从而可以控制太赫兹波的传输的通断，实现开关效果。
基底层的材料为P型硅材料，长度为18μm，宽度为14μm，厚度为2μm。二氧化硅层的长度为18μm，宽度为14μm，厚度为2μm。二硫化钼薄膜的长度为18μm，宽度为14μm。第一条带区域和第三条带区域均由七个形状大小相同的矩形条组成，其中矩形条的长度为14μm，宽度为1μm，间隔宽度为1μm。左侧矩形条和右侧矩形条的形状太小相同，长度均为14μm，宽度均为3μm。第二条带区域由三个形状大小形同的矩形条组成，其中矩形条的长度均为18μm，宽度均为2μm，间隔宽度为2μm。基于条带结构电控太赫兹波开关的各项性能指标采用COMSOL Multiphysics软件进行测试，太赫兹波垂直入射到条带结构，图3为太赫兹波开关的传输曲线，可以看到，在f＝5.7THz时，无外加电场时，传输功率为8.9％，开关处于“关”状态，当外加一定电场时，传输功率为90.2％，开关处于“开”状态，实现开关功能。
Claims (7)
1.一种基于条带结构电控太赫兹波开关，其特征在于包括基底层(1)、二氧化硅层(2)、二硫化钼薄膜(3)、第一条带区域(4)、左侧矩形条(5)、第二条带区域(6)、右侧矩形条(7)、第三条带区域(8)；基底层(1)的上层为二氧化硅层(2)，二氧化硅层(2)的上层铺有二硫化钼薄膜(3)，二硫化钼薄膜(3)上设有第一条带区域(4)、左侧矩形条(5)、第二条带区域(6)、右侧矩形条(7)、第三条带区域(8)，第一条带区域(4)、左侧矩形条(5)、第二条带区域(6)、右侧矩形条(7)、第三条带区域(8)自左向右顺序排列，太赫兹信号从第二条带区域(6)的正上方垂直入射，依次经过二硫化钼薄膜(3)、二氧化硅层(2)和基底层(1)垂直输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于条带结构电控太赫兹波开关，其特征在于所述的基底层(1)的材料为P型硅材料，长度为18～22μm，宽度为14～18μm，厚度为2～4μm。
3.根据权利要求1所述的一种基于条带结构电控太赫兹波开关，其特征在于所述的二氧化硅层(2)的长度为18～22μm，宽度为14～18μm，厚度为2～4μm。
4.根据权利要求1所述的一种基于条带结构电控太赫兹波开关，其特征在于所述的二硫化钼薄膜(3)的长度为18～22μm，宽度为14～18μm。
5.根据权利要求1所述的一种基于条带结构电控太赫兹波开关，其特征在于所述的第一条带区域(4)和第三条带区域(8)均由7个形状大小相同的矩形条组成，其中矩形条的长度为14～18μm，宽度为1～2μm，间隔宽度为1～2μm。
6.根据权利要求1所述的一种基于条带结构电控太赫兹波开关，其特征在于所述的左侧矩形条(5)和右侧矩形条(7)的形状太小相同，长度均为14～18μm，宽度均为3～6μm。
7.根据权利要求1所述的一种基于条带结构电控太赫兹波开关，其特征在于所述的第二条带区域(6)由3个形状大小形同的矩形条组成，其中矩形条的长度均为14～18μm，宽度均为2～4μm，间隔宽度为2～4μm。
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| CN201611208030.7A CN106654468A (zh) | 2016-12-23 | 2016-12-23 | 基于条带结构电控太赫兹波开关 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109037859A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-18 | 中国计量大学 | 基于钠掺杂氧化锌纳米簇的太赫兹波开关 |
| CN109061909A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-21 | 中国计量大学 | 双光栅可调谐太赫兹开关 |
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| CN205691892U (zh) * | 2016-06-22 | 2016-11-16 | 中国计量大学 | 基于二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波衰减器 |
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2016
- 2016-12-23 CN CN201611208030.7A patent/CN106654468A/zh active Pending
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