專利名稱：磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，屬于電磁器件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超材料是一種周期性排列亞波長結(jié)構(gòu)的人工合成媒質(zhì)，由于其具有自然界媒質(zhì)不存在的超常電磁特性，利用超材料強(qiáng)吸收電磁波特性作為吸收器引起人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注，可以應(yīng)用于光譜醫(yī)療成像、違禁品探測(cè)以及電磁波的吸收和探測(cè)裝置等；然而，現(xiàn)有的大多數(shù)吸收器的吸收帶是單帶，而且吸收帶寬是固定不變，不能調(diào)諧；最近，人們利用不同的方法來實(shí)現(xiàn)吸收帶寬可調(diào)諧，如機(jī)械調(diào)諧、加載有源和無源元件調(diào)諧、鐵電材料調(diào)諧、液晶材料調(diào)諧以及半導(dǎo)體材料調(diào)諧等，但是這些調(diào)節(jié)方法具有帶寬窄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度不高、 不能集成以及制備成本高等缺點(diǎn)，不能很好的滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是為了解決現(xiàn)有的可調(diào)超材料吸收器存在帶寬窄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度不高、不能集成以及制備成本高的問題，提供了一種磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器。本實(shí)用新型所述磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，包括襯底、下金屬地板層、絕緣介質(zhì)層、電子開口諧振環(huán)層和懸臂梁，襯底上依次設(shè)置有下金屬地板層、絕緣介質(zhì)層和電子開口諧振環(huán)層，電子開口諧振環(huán)層包括兩個(gè)金屬條，兩個(gè)金屬條在絕緣介質(zhì)層表面上平行設(shè)置， 在兩個(gè)金屬條之間由左端至右端依次設(shè)置左端開口連接條、左側(cè)連接條、中間開口連接條、 右側(cè)連接條和右端開口連接條，左端開口連接條、中間開口連接條和右端開口連接條的中部為斷開的開口部位；所述左端開口連接條、中間開口連接條和右端開口連接條上的開口部位上分別設(shè)置有一個(gè)懸臂梁；所述懸臂梁包括支撐件、下層微梁、上層微梁和敏感材料層，下層微梁覆蓋在開口部位上，并且所述下層微梁所在平面與連接條所在平面相平行，下層微梁的一端通過支撐件固定在開口部位一側(cè)的連接條上，下層微梁的上表面設(shè)置有上層微梁，上層微梁的上表面設(shè)置有敏感材料層，下層微梁和上層微梁表面尺寸相同，敏感材料層表面尺寸為上層微梁表面尺寸的一半，且位于遠(yuǎn)離支撐件一側(cè)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)所述的電子開口諧振環(huán)層是由兩相互嵌入對(duì)稱的開口諧振環(huán)組成，兩單諧振環(huán)有不同的開口縫隙和感應(yīng)環(huán)，誘導(dǎo)出兩種不同的LC諧振，敏感材料層的制備在上層微梁懸空端的上表面，磁驅(qū)動(dòng)下層微梁和上層微梁使之向上翹起，高度力發(fā)生變化，形成不同的電容值，實(shí)現(xiàn)微機(jī)械系統(tǒng)可調(diào)的LC諧振。本實(shí)用新型能工作在 0. 2^1. 5THZ的太赫茲波段，與現(xiàn)有可調(diào)方法相比，它具有帶寬寬、結(jié)構(gòu)簡單、精度高、能集成以及制備成本底等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)證明，本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)可調(diào)的雙帶吸收，而且每個(gè)帶的吸收效率都大于85%，可以應(yīng)用于光譜醫(yī)療成像、違禁品探測(cè)以及電磁波的吸收和探測(cè)裝置等。

圖1是所述磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A向視圖；圖3是第一種單諧振環(huán)的示意圖；圖4是第二種單諧振環(huán)的示意圖；圖5是采用本實(shí)用新型的吸收器對(duì)電磁波進(jìn)行吸收的吸收情況示意圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，它包括襯底1、下金屬地板層2、絕緣介質(zhì)層3、電子開口諧振環(huán)層4和懸臂梁5，襯底1上依次設(shè)置有下金屬地板層2、絕緣介質(zhì)層3和電子開口諧振環(huán)層4，電子開口諧振環(huán)層4包括兩個(gè)金屬條4-1，兩個(gè)金屬條4-1在絕緣介質(zhì)層3表面上平行設(shè)置，在兩個(gè)金屬條4-1之間由左端至右端依次設(shè)置左端開口連接條4-2、左側(cè)連接條 4-3、中間開口連接條4-4、右側(cè)連接條4-5和右端開口連接條4-6，左端開口連接條4-2、中間開口連接條4-4和右端開口連接條4-6的中部為斷開的開口部位；所述左端開口連接條4-2、中間開口連接條4-4和右端開口連接條4-6上的開口部位上分別設(shè)置有一個(gè)懸臂梁5 ；所述懸臂梁5包括支撐件5-1、下層微梁5-2、上層微梁5_3和敏感材料層5_4，下層微梁5-2覆蓋在開口部位上，并且所述下層微梁5-2所在平面與連接條所在平面相平行， 下層微梁5-2的一端通過支撐件5-1固定在開口部位一側(cè)的連接條上，下層微梁5-2的上表面設(shè)置有上層微梁5-3，上層微梁5-3的上表面設(shè)置有敏感材料層5-4，下層微梁5-2和上層微梁5-3表面尺寸相同，敏感材料層5-4表面尺寸為上層微梁5-3表面尺寸的一半，且位于遠(yuǎn)離支撐件5-1 —側(cè)。下層微梁5-2的懸空端距離絕電子開口諧振環(huán)層4上表面的高度為力。電子開口諧振環(huán)層4具有圖3所示的第一種單諧振環(huán)6和圖4所示的兩個(gè)第二種單諧振環(huán)7，6和7為相互嵌入對(duì)稱的單諧振環(huán)，兩單諧振環(huán)有不同的開口縫隙和感應(yīng)環(huán)，誘導(dǎo)出兩種不同的LC諧振，敏感材料層的制備在上層微梁5-3懸空端的上表面，磁驅(qū)動(dòng)下層微梁和上層微梁5-3使之向上翹起，高度力發(fā)生變化，形成不同的電容值，實(shí)現(xiàn)微機(jī)械系統(tǒng)可調(diào)的LC諧振。圖5為采用本實(shí)用新型所述磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器吸收電磁波的情況，當(dāng)高度為h=2 μ m時(shí)，吸收器在0. 414THz和0. 86THz處具有最大吸收率，分別為97%和95% ；當(dāng)高度為h=4 μ m時(shí)，吸收器在0. 444THz和0. 985THz處具有最大吸收率，分別為99. 5%和95. 4% ；當(dāng)高度為h=6 μ m時(shí)，吸收器在0. 456THz和1. 04THz處具有最大吸收率，分別為98. 7%和85% ；這些結(jié)果表明通過調(diào)節(jié)下層微梁和上層微梁5-3的高度可以實(shí)現(xiàn)在一定的頻帶范圍內(nèi)強(qiáng)吸收。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說明，支撐件5-1是厚度為 2μπι的金層，電導(dǎo)率為4. 09X 107S/cmo具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說明，下層微梁5-2是厚度為 Iym的金層。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說明，上層微梁5-3是厚度為 0.4μπι的氮化硅薄膜層。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說明，上層微梁5-3是厚度為 0.5μπι的多晶硅薄膜層。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說明，敏感材料層5-4是金屬鎳薄膜層。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說明，敏感材料層5-4是鎳鐵
合金薄膜層。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說明，襯底1是厚度為500μπι 的硅層；下金屬地板層2和電子開口諧振環(huán)層4均是厚度為0. 5 μ m的金層；絕緣介質(zhì)層3 是厚度為4μπι的聚酰亞胺層。襯底1的介電常數(shù)為11. 9 ；下金屬地板層2和電子開口諧振環(huán)層4的電導(dǎo)率為 4. 09 X 107S/cm ；絕緣介質(zhì)層3的介電常數(shù)為2. 88，絕緣介質(zhì)層3的損耗角正切為0. 05，即 tan(S)=0.05，其中δ為絕緣介質(zhì)層3的損耗角。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說明，懸臂梁5的寬度與左端開口連接條4-2、中間開口連接條4-4和右端開口連接條4-6的寬度相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說明，所有懸臂梁5的固定端都與開口部位的同一側(cè)固定連接。
權(quán)利要求1.磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，其特征在于，它包括襯底(1)、下金屬地板層(2 )、絕緣介質(zhì)層(3 )、電子開口諧振環(huán)層(4 )和懸臂梁(5 )，襯底(1)上依次設(shè)置有下金屬地板層(2)、絕緣介質(zhì)層(3)和電子開口諧振環(huán)層(4)，電子開口諧振環(huán)層(4)包括兩個(gè)金屬條(4-1)，兩個(gè)金屬條(4-1)在絕緣介質(zhì)層(3)表面上平行設(shè)置，在兩個(gè)金屬條(4-1)之間由左端至右端依次設(shè)置左端開口連接條(4-2)、左側(cè)連接條(4-3 )、中間開口連接條(4-4 )、右側(cè)連接條(4-5 )和右端開口連接條(4-6 )，左端開口連接條(4-2)、中間開口連接條(4-4)和右端開口連接條(4-6)的中部為斷開的開口部位；所述左端開口連接條(4-2)、中間開口連接條(4-4)和右端開口連接條(4-6)上的開口部位上分別設(shè)置有一個(gè)懸臂梁(5)；所述懸臂梁(5)包括支撐件(5-1)、下層微梁(5-2)、上層微梁(5-3)和敏感材料層 (5-4)，下層微梁(5-2)覆蓋在開口部位上，并且所述下層微梁(5-2)所在平面與連接條所在平面相平行，下層微梁(5-2)的一端通過支撐件(5-1)固定在開口部位一側(cè)的連接條上， 下層微梁(5-2)的上表面設(shè)置有上層微梁(5-3)，上層微梁(5-3)的上表面設(shè)置有敏感材料層(5-4)，下層微梁(5-2)和上層微梁(5-3)表面尺寸相同，敏感材料層(5-4)表面尺寸為上層微梁(5-3 )表面尺寸的一半，且位于遠(yuǎn)離支撐件(5-1) —側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，其特征在于，支撐件(5-1)是厚度為2 μ m的金層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，其特征在于，下層微梁(5-2)是厚度為Ιμπι的金層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，其特征在于，上層微梁(5-3)是厚度為0. 4μ m的氮化硅薄膜層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，其特征在于，上層微梁(5-3)是厚度為0. 5μπι的多晶硅薄膜層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，其特征在于，敏感材料層(5-4)是金屬鎳薄膜層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，其特征在于，敏感材料層(5-4 )是鎳鐵合金薄膜層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，其特征在于，襯底(1)是厚度為500 μ m的硅層；下金屬地板層(2)和電子開口諧振環(huán)層(4)均是厚度為 0. 5 μ m的金層；絕緣介質(zhì)層(3)是厚度為4 μ m的聚酰亞胺層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，其特征在于，懸臂梁(5)的寬度與左端開口連接條(4-2)、中間開口連接條(4-4)和右端開口連接條(4-6) 的寬度相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，其特征在于，所有懸臂梁(5)的固定端都與開口部位的同一側(cè)固定連接。
專利摘要磁控微機(jī)械系統(tǒng)雙帶可調(diào)微波超材料吸收器，屬于電磁器件領(lǐng)域，本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有的可調(diào)超材料吸收器存在帶寬窄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度不高、不能集成以及制備成本高的問題。本實(shí)用新型包括襯底、下金屬地板層、絕緣介質(zhì)層、電子開口諧振環(huán)層和懸臂梁，襯底上依次設(shè)置有下金屬地板層、絕緣介質(zhì)層和電子開口諧振環(huán)層，電子開口諧振環(huán)層上的左端開口連接條、中間開口連接條和右端開口連接條的中部為斷開的開口部位；開口部位上分別設(shè)置有一個(gè)懸臂梁；懸臂梁包括支撐件、下層微梁、上層微梁和敏感材料層，下層微梁的上表面依次設(shè)置有上層微梁、敏感材料層，下層微梁和上層微梁表面尺寸相同，敏感材料層表面尺寸為上層微梁表面尺寸的一半。
文檔編號(hào)H01Q17/00GK202231159SQ201120410538
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者桂太龍, 梅金碩, 殷景華, 王建民, 王玥, 賀訓(xùn)軍, 齊跡 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)