CN210779001U - 一种基于全硅材料的菱形太赫兹宽带吸波器 - Google Patents
一种基于全硅材料的菱形太赫兹宽带吸波器 Download PDFInfo
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Abstract
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。
Description
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px＝170μm，py＝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。
本实用新型提供一种基于全硅材料的菱形太赫兹宽带吸波器，所述吸波器由超材料层(1)、基底层(2)两部分组成，两层材料均为掺硼的p型硅，载流子浓度等于0.03×1018cm-3；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；如附图1所示，为本实用新型在一个周期内的单元结构示意图；在本实施例中菱形单元结构在x和y两个方向上的周期分别为px＝170μm，py＝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。菱形单元结构周期俯视图如图2。
图3为本实用新型的CST电磁仿真软件仿真的在工作波段附近的吸收率，反射率，透射率曲线图，从仿真结果可以得到如下结论：在整个工作波段范围内，透射率一直位于0％附近；在0.34-2THz波段内，本实用新型所述吸波器吸收率不低于80％，占整个工作波段(0.2-2THz)88.89％，且在频率为1.68THz和1.85THz时实现98％的近完美吸收，因此本实用新型在性能上具有吸收率较高，吸收带宽较宽的优势，并且本实用新型采用硅材料，成本低廉，易于加工。
Claims (2)
1.一种基于全硅材料的菱形太赫兹宽带吸波器，其特征在于：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；单元结构在x和y两个方向都呈周期性排列，位于所述基底层(2)上方；当太赫兹波正入射到所述吸波器后，将被耦合进吸波器并激发电磁共振，实现宽带吸收。
2.根据权利要求1所述的一种基于全硅材料的菱形太赫兹宽带吸波器，其特征在于：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px＝170μm，py＝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。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113193382A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-07-30 | 山东大学 | 一种吸波器及电子设备 |
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