本發(fā)明涉及太赫茲波濾波器，尤其涉及一種基于硫化鎢薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器。

背景技術(shù)：

太赫茲技術(shù)是二十世紀80年代末發(fā)展起來的一種新技術(shù)。太赫茲波獨特的頻率范圍(位于微波頻段和光頻段之間)覆蓋了多數(shù)大分子物質(zhì)的分子振動和轉(zhuǎn)動光譜，因此多數(shù)大分子物質(zhì)在太赫茲頻段無論其吸收譜、反射譜還是發(fā)射譜都具有明顯的指紋譜特性，這一點是微波所不具備的。太赫茲脈沖光源與傳統(tǒng)光源相比具有很多獨特的性質(zhì)，如：瞬態(tài)性、寬帶性、相干性、低能性等，這些特點決定了太赫茲技術(shù)在很多基礎(chǔ)研究領(lǐng)域、工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、通信領(lǐng)域以及生物領(lǐng)域中有相當重要的應(yīng)用前景。因此太赫茲技術(shù)以及太赫茲器件的研究逐漸成為世界范圍內(nèi)廣泛研究的熱點。

太赫茲系統(tǒng)主要由輻射源、探測器件和各種功能器件組成。在實際應(yīng)用中，由于應(yīng)用環(huán)境噪聲以及應(yīng)用需要的限制等，需控制太赫茲波系統(tǒng)中的太赫茲波的通斷，因而太赫茲波開關(guān)在實際中有重要的應(yīng)用。當前國內(nèi)外研究的并提出過的太赫茲波開關(guān)結(jié)構(gòu)主要基于光子晶體、超材料等結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，而且在實際制作過程中困難重重，成本較高，對加工工藝和加工環(huán)境要求也高。所以迫切需要提出結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、便于加工制作的太赫茲波開關(guān)來支撐太赫茲波應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于硫化鎢薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器，技術(shù)方案如下：

基于硫化鎢薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器包括信號輸入端、信號輸出端、Y形硫化鎢薄膜、圓形硫化鎢薄膜、矩形硫化鎢薄膜、二氧化硅層、基底層；圓形硫化鎢薄膜上等間隔設(shè)有32個圓形開槽，Y形硫化鎢薄膜在與圓形硫化鎢薄膜相切處設(shè)均設(shè)有3個圓形開槽；基底層的上層為二氧化硅層，二氧化硅層的上層鋪有Y形硫化鎢薄膜、圓形硫化鎢薄膜、矩形硫化鎢薄膜，Y形硫化鎢薄膜與圓形硫化鎢薄膜相切，圓形硫化鎢薄膜的右側(cè)與矩形硫化鎢薄膜的左側(cè)相連，Y形硫化鎢薄膜的左端設(shè)有信號輸入端，矩形硫化鎢薄膜的右端設(shè)有信號輸出端；太赫茲信號從信號輸入端輸入，特定頻率的太赫茲波從信號輸出端輸出，通過調(diào)節(jié)施加在圓形硫化鎢薄膜與基底層之間的偏置直流電壓，調(diào)節(jié)基底層的有效介電常數(shù)，實現(xiàn)可調(diào)濾波功能。

所述的基底層的材料為P型硅材料，長度為16～18μm，寬度為8～10μm，厚度為2～4μm。所述的二氧化硅層的長度為16～18μm，寬度為8～10μm，厚度為2～4μm。所述的Y形硫化鎢薄膜的寬度為0.5～1μm，整體長度(該單元整體在長度方向兩側(cè)邊緣的間距，下同)為12～14μm，整體寬度(該單元整體在寬度方向兩側(cè)邊緣的間距，下同)為7～9μm，Y形硫化鎢薄膜上圓形開槽的半徑為0.3～0.4μm。所述的圓形硫化鎢薄膜的外圓半徑為3.2～3.4μm，內(nèi)圓半徑為2.1～2.3μm，圓形硫化鎢薄膜上圓形開槽的半徑為0.3～0.4μm。所述的矩形硫化鎢薄膜的長度為2～4μm，寬度為0.5～1μm。

本發(fā)明的基于二硫化鉬硫化鎢薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)濾波功能，通過調(diào)節(jié)偏置電壓，可以改變?yōu)V波器的輸出頻率，且對加工工藝和加工環(huán)境要求較低。

附圖說明：

圖1是基于硫化鎢薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是基于硫化鎢薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器的俯視圖；

圖3是硫化鎢薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器信號輸出端輸出功率曲線。

具體實施方式

如圖1～2所示，基于硫化鎢薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器包括基底層1、二氧化硅層2、左側(cè)矩形硫化鎢薄膜3、開口環(huán)形硫化鎢薄膜4、右側(cè)矩形硫化鎢薄膜5、信號輸入端6、信號輸出端7；基底層1的上層為二氧化硅層2，二氧化硅層2的上層鋪有左側(cè)矩形硫化鎢薄膜3、開口環(huán)形硫化鎢薄膜4、右側(cè)矩形硫化鎢薄膜5，左側(cè)矩形硫化鎢薄膜3、開口環(huán)形硫化鎢薄膜4、右側(cè)矩形硫化鎢薄膜5自左向右分布在二氧化硅層2上，左側(cè)矩形硫化鎢薄膜3的左端與二氧化硅層2的左側(cè)相連，右側(cè)矩形硫化鎢薄膜5的右端與二氧化硅層2的右側(cè)相連，左側(cè)矩形硫化鎢薄膜3的左端設(shè)有信號輸入端6，右側(cè)矩形硫化鎢薄膜5的右端設(shè)有信號輸出端7；太赫茲信號從信號輸入端6輸入，從信號輸出端7輸出，開口環(huán)形硫化鎢薄膜4與基底1之間設(shè)有一個的偏置直流電壓源，調(diào)節(jié)外加偏置直流電壓源的電壓會改變開口環(huán)形硫化鎢薄膜4的有效介電常數(shù)，從而可以控制太赫茲波的傳輸?shù)耐〝?，實現(xiàn)開關(guān)效果。

所述的基底層7的材料為P型硅材料，長度為16～18μm，寬度為8～10μm，厚度為2～4μm。所述的二氧化硅層6的長度為16～18μm，寬度為8～10μm，厚度為2～4μm。所述的Y形硫化鎢薄膜3的寬度為0.5～1μm，整體長度為12～14μm，整體寬度為7～9μm，Y形硫化鎢薄膜3上圓形開槽的半徑為0.3～0.4μm。所述的圓形硫化鎢薄膜4的外圓半徑為3.2～3.4μm，內(nèi)圓半徑為2.1～2.3μm，圓形硫化鎢薄膜4上圓形開槽的半徑為0.3～0.4μm。所述的矩形硫化鎢薄膜5的長度為2～4μm，寬度為0.5～1μm。

實施例1

基于硫化鎢薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器：

如圖1～2所示，基于硫化鎢薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器包括信號輸入端1、信號輸出端2、Y形硫化鎢薄膜3、圓形硫化鎢薄膜4、矩形硫化鎢薄膜5、二氧化硅層6、基底層7；圓形硫化鎢薄膜4上等間隔設(shè)有32個圓形開槽，Y形硫化鎢薄膜3在與圓形硫化鎢薄膜4相切處設(shè)均設(shè)有3個圓形開槽；基底層7的上層為二氧化硅層6，二氧化硅層6的上層鋪有Y形硫化鎢薄膜3、圓形硫化鎢薄膜4、矩形硫化鎢薄膜5，Y形硫化鎢薄膜3與圓形硫化鎢薄膜4相切，圓形硫化鎢薄膜4的右側(cè)與矩形硫化鎢薄膜5的左側(cè)相連，Y形硫化鎢薄膜3的左端設(shè)有信號輸入端1，矩形硫化鎢薄膜5的右端設(shè)有信號輸出端2；太赫茲信號從信號輸入端1輸入，特定頻率的太赫茲波從信號輸出端2輸出。

基底層的材料為P型硅材料，長度為17μm，寬度為9μm，厚度為3μm。二氧化硅層的長度為17μm，寬度為9μm，厚度為3μm。Y形硫化鎢薄膜的寬度為0.7μm，整體長度為13μm，整體寬度為8μm，Y形硫化鎢薄膜上圓形開槽的半徑為0.3μm。圓形硫化鎢薄膜的外圓半徑為3.2μm，內(nèi)圓半徑為2.2μm，圓形硫化鎢薄膜上圓形開槽的半徑為0.35μm。矩形硫化鎢薄膜的長度為3μm，寬度為0.7μm。圖3是硫化鎢薄膜結(jié)構(gòu)可調(diào)太赫茲波濾波器輸出功率曲線，可以看到通過施加在圓形硫化鎢薄膜4與基底層7之間的偏置直流電壓，調(diào)節(jié)基底層7的有效介電常數(shù)，可以改變?yōu)V波器的輸出頻率。