CN108365307B - 一种可调太赫兹波反射滤波器 - Google Patents

一种可调太赫兹波反射滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可调太赫兹波反射滤波器。它包括石墨烯层、氧化铟锡薄膜层、二硫化钼层、锑化铟层、金基底层；石墨烯层位于最上层，石墨烯层的下层为氧化铟锡薄膜层，氧化铟锡薄膜层的下层为二硫化钼层，二硫化钼层的下层为锑化铟层，锑化铟层的下层为金基底层；其中，石墨烯层由5×5个基本单元组成，每个基本单元由三个互相相的圆形石墨烯组成；通过改变圆形石墨烯的半径r使谐振频率发生改变或者给二硫化钼加偏置直流电压，改变二硫化钼的有效介电常数，实现滤波可调功能。本发明具有结构简单紧凑，多种控制，控制效率高等优点，能满足太赫兹诸多领域的应用。

Description

一种可调太赫兹波反射滤波器
技术领域
本发明涉及滤波器领域，尤其涉及一种可调太赫兹波反射滤波器。
背景技术
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。太赫兹脉冲光源与传统光源相比具有很多独特的性质，如：瞬态性、低能性等，这些特点决定了太赫兹技术在工业应用领域、医学领域、通信领域以及生物等领域中有相当重要的应用前景。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。
太赫兹应用技术中必须有不同功能器件的配套使用，目前太赫兹吸收器，滤波器等相关器件的研究成果已经比较广泛，它们促进了太赫兹技术的发展。但是，传统的滤波器存在功能及控制方式单一的不足，而多功能及多控制的太赫兹波滤波器不仅能减少成本、提高集成度、还可以拥有灵活的控制方式。针对以上缺点，本发明设计了一种结构简单紧凑、多种控制，控制效率高等优点的太赫兹波滤波器。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、滤波性能高的可调太赫兹波反射滤波器。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
可调太赫兹波反射滤波器，它包括石墨烯层、氧化铟锡薄膜层、二硫化钼层、锑化铟层、金基底层；石墨烯层位于最上层，石墨烯层的下层为氧化铟锡薄膜层，氧化铟锡薄膜层的下层为二硫化钼层，二硫化钼层的下层为锑化铟层，锑化铟层的下层为金基底层；其中，石墨烯层由5×5个基本单元周期性排列而成，每个基本单元由三个互相相切的圆形石墨烯组成。通过改变圆形石墨烯的半径r使谐振频率发生改变或者给二硫化钼加偏置直流电压，改变二硫化钼的有效介电常数，实现滤波可调功能。
基于上述方案，可进一步采用如下优选方式：
组成石墨烯层的相邻基本单元之间的周期距离为68μm，所述圆形石墨烯的半径为10～15μm。所述的氧化铟锡薄膜层呈正方形，边长为340μm，厚度为5μm。所述的二硫化钼层呈正方形，边长为340μm，厚度为7μm。所述的锑化铟层呈正方形，边长为340μm，厚度为8μm。所述的金基底层呈正方形，边长为340μm，厚度为20μm。
本发明具有结构简单紧凑，多种控制，控制效率高等优点，能满足太赫兹诸多领域的应用。其他具体有益效果将通过后续实施例予以说明。
附图说明
图1是可调太赫兹波反射滤波器的三维示意图；
图2是可调太赫兹波反射滤波器的石墨烯层俯视图；
图3是可调太赫兹波反射滤波器在不同圆形石墨半径r下性能曲线图；
图4是可调太赫兹波反射滤波器在不同化学式下性能曲线图。
具体实施方式
如图1～2所示，可调太赫兹波反射滤波器包括石墨烯层1、氧化铟锡薄膜层2、二硫化钼层3、锑化铟层4、金基底层5；石墨烯层1位于最上层，石墨烯层1的下层为氧化铟锡薄膜层2，氧化铟锡薄膜层2的下层为二硫化钼层3，二硫化钼层3的下层为锑化铟层4，锑化铟层4的下层为金基底层5；其中，石墨烯层1由25个基本单元组成，以5×5周期性排列于氧化铟锡薄膜层2上。每个基本单元由三个互相相切的圆形石墨烯组成，形态一致。通过改变圆形石墨烯的半径r使谐振频率发生改变或者给二硫化钼加偏置直流电压，改变二硫化钼的有效介电常数，实现滤波可调功能。
实施例1
可调太赫兹波反射滤波器的结构如前所述(图1～2)，在此不再赘述。但本实施例中，各部件的具体参数如下：石墨烯层1的相邻基本单元之间的周期距离a＝68μm，组成基本单元的圆形石墨烯半径r调整范围为10～15μm。1、氧化铟锡薄膜层2、二硫化钼层3、锑化铟层4、金基底层5均呈正方形。氧化铟锡薄膜层2的边长为340μm，厚度为5μm。二硫化钼层3的边长为340μm，厚度为7μm。锑化铟层4的边长为340μm，厚度为8μm。金基底层的边长为340μm，厚度为20μm。滤波器的性能曲线图均采用COMSOL Multiphysics软件进行测试，通过改变圆形石墨的半径r得到的性能曲线图如3所示。由图3可知，当圆形石墨烯的半径r从10μm增减至15μm，滤波器的反射峰从2.1THz增加到了2.8THz，并且反射峰值峰值只有少许变化；图4是在改变外加电压下，滤波器的性能曲线图；由图可知，当外加电压从0eV增加至0.5eV时，滤波器的反射峰值从2.2THz平移到了2.8THz，实现了滤波器的可调功能。综上所述，本发明的滤波器实现了双调功能。

Claims (6)

1.一种可调太赫兹波反射滤波器，其特征在于它包括石墨烯层(1)、氧化铟锡薄膜层(2)、二硫化钼层(3)、锑化铟层(4)、金基底层(5)；石墨烯层(1)位于最上层，石墨烯层(1)的下层为氧化铟锡薄膜层(2)，氧化铟锡薄膜层(2)的下层为二硫化钼层(3)，二硫化钼层(3)的下层为锑化铟层(4)，锑化铟层(4)的下层为金基底层(5)；其中，石墨烯层(1)由5×5个基本单元周期性排列而成，每个基本单元由三个互相相切的圆形石墨烯组成；给二硫化钼加偏置直流电压，改变二硫化钼的有效介电常数，实现滤波可调功能。
2.如权利要求1所述的一种可调太赫兹波反射滤波器，其特征在于所述的组成石墨烯层(1)的相邻基本单元之间的周期距离为68μm，所述圆形石墨烯的半径为10～15μm。
3.如权利要求1所述的一种可调太赫兹波反射滤波器，其特征在于所述的氧化铟锡薄膜层(2)呈正方形，边长为340μm，厚度为5μm。
4.如权利要求1所述的一种可调太赫兹波反射滤波器，其特征在于所述的二硫化钼层(3)呈正方形，边长为340μm，厚度为7μm。
5.如权利要求1所述的一种可调太赫兹波反射滤波器，其特征在于所述的锑化铟层(4)呈正方形，边长为340μm，厚度为8μm。
6.如权利要求1所述的一种可调太赫兹波反射滤波器，其特征在于所述的金基底层(5)呈正方形，边长为340μm，厚度为20μm。
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