本發(fā)明涉及太赫茲波開關(guān)，尤其涉及一種基于條帶結(jié)構(gòu)電控太赫茲波開關(guān)。

背景技術(shù)：

近年來，處于宏觀電子學(xué)到微觀電子學(xué)過度區(qū)域的太赫茲技術(shù)是二十世紀(jì)80年代末發(fā)展起來的一種新技術(shù)。太赫茲波獨(dú)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(diǎn)是微波所不具備的。太赫茲波輻射源與檢測手段突飛猛進(jìn)的進(jìn)步促進(jìn)了相關(guān)器件功能的悄然興起。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(diǎn)。

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)是一類十分重要的功能器件。當(dāng)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)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于條帶結(jié)構(gòu)電控太赫茲波開關(guān)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

基于條帶結(jié)構(gòu)電控太赫茲波開關(guān)包括基底層、二氧化硅層、二硫化鉬薄膜、第一條帶區(qū)域、左側(cè)矩形條、第二條帶區(qū)域、右側(cè)矩形條、第三條帶區(qū)域；基底層的上層為二氧化硅層，二氧化硅層的上層鋪有二硫化鉬薄膜，二硫化鉬薄膜上設(shè)有第一條帶區(qū)域、左側(cè)矩形條、第二條帶區(qū)域、右側(cè)矩形條、第三條帶區(qū)域，第一條帶區(qū)域、左側(cè)矩形條、第二條帶區(qū)域、右側(cè)矩形條、第三條帶區(qū)域自左向右順序排列，太赫茲信號從第二條帶區(qū)域的正上方垂直入射，依次經(jīng)過二硫化鉬薄膜、二氧化硅層和基底層垂直輸出。二硫化鉬薄膜與基底之間設(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二硫化鉬薄膜的有效介電常數(shù)，從而可以控制太赫茲波的傳輸?shù)耐〝?，實現(xiàn)開關(guān)效果。

所述的基底層的材料為P型硅材料，長度為18～22μm，寬度為14～18μm，厚度為2～4μm。所述的二氧化硅層的長度為18～22μm，寬度為14～18μm，厚度為2～4μm。所述的二硫化鉬薄膜的長度為18～22μm，寬度為14～18μm。所述的第一條帶區(qū)域和第三條帶區(qū)域均由七個形狀大小相同的矩形條組成，其中矩形條的長度為14～18μm，寬度為1～2μm，間隔寬度為1～2μm。所述的左側(cè)矩形條和右側(cè)矩形條的形狀太小相同，長度均為14～18μm，寬度均為3～6μm。所述的第二條帶區(qū)域由三個形狀大小形同的矩形條組成，其中矩形條的長度均為14～18μm，寬度均為2～4μm，間隔寬度為2～4μm。

本發(fā)明的基于條帶結(jié)構(gòu)電控太赫茲波開關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，尺寸小，響應(yīng)快，設(shè)計原理簡單等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明能夠通過調(diào)節(jié)外加偏置直流電壓源的電壓,改變二硫化鉬薄膜的有效介電常數(shù)，從而可以控制太赫茲波的傳輸?shù)耐〝啵瑢崿F(xiàn)開關(guān)效果。

附圖說明：

圖1是基于條帶結(jié)構(gòu)電控太赫茲波開關(guān)的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是基于條帶結(jié)構(gòu)電控太赫茲波開關(guān)的俯視圖；

圖3為太赫茲波開關(guān)的傳輸曲線圖。

具體實施方式

如圖1～2所示，基于條帶結(jié)構(gòu)電控太赫茲波開關(guān)包括基底層1、二氧化硅層2、二硫化鉬薄膜3、第一條帶區(qū)域4、左側(cè)矩形條5、第二條帶區(qū)域6、右側(cè)矩形條7、第三條帶區(qū)域8；基底層1的上層為二氧化硅層2，二氧化硅層2的上層鋪有二硫化鉬薄膜3，二硫化鉬薄膜3上設(shè)有第一條帶區(qū)域4、左側(cè)矩形條5、第二條帶區(qū)域6、右側(cè)矩形條7、第三條帶區(qū)域8，第一條帶區(qū)域4、左側(cè)矩形條5、第二條帶區(qū)域6、右側(cè)矩形條7、第三條帶區(qū)域8自左向右順序排列，太赫茲信號從第二條帶區(qū)域6的正上方垂直入射，依次經(jīng)過二硫化鉬薄膜3、二氧化硅層2和基底層1垂直輸出。二硫化鉬薄膜3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二硫化鉬薄膜3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1的材料為P型硅材料，長度為18～22μm，寬度為14～18μm，厚度為2～4μm。所述的二氧化硅層2的長度為18～22μm，寬度為14～18μm，厚度為2～4μm。所述的二硫化鉬薄膜3的長度為18～22μm，寬度為14～18μm。所述的第一條帶區(qū)域4和第三條帶區(qū)域8均由七個形狀大小相同的矩形條組成，其中矩形條的長度為14～18μm，寬度為1～2μm，間隔寬度為1～2μm。所述的左側(cè)矩形條5和右側(cè)矩形條7的形狀太小相同，長度均為14～18μm，寬度均為3～6μm。所述的第二條帶區(qū)域6由三個形狀大小形同的矩形條組成，其中矩形條的長度均為14～18μm，寬度均為2～4μm，間隔寬度為2～4μm。

實施例1

如圖1～2所示，基于條帶結(jié)構(gòu)電控太赫茲波開關(guān)包括基底層1、二氧化硅層2、二硫化鉬薄膜3、第一條帶區(qū)域4、左側(cè)矩形條5、第二條帶區(qū)域6、右側(cè)矩形條7、第三條帶區(qū)域8；基底層1的上層為二氧化硅層2，二氧化硅層2的上層鋪有二硫化鉬薄膜3，二硫化鉬薄膜3上設(shè)有第一條帶區(qū)域4、左側(cè)矩形條5、第二條帶區(qū)域6、右側(cè)矩形條7、第三條帶區(qū)域8，第一條帶區(qū)域4、左側(cè)矩形條5、第二條帶區(qū)域6、右側(cè)矩形條7、第三條帶區(qū)域8自左向右順序排列，太赫茲信號從第二條帶區(qū)域6的正上方垂直入射，依次經(jīng)過二硫化鉬薄膜3、二氧化硅層2和基底層1垂直輸出。條帶區(qū)域與基底1之間連接偏置直流電壓源的兩極，調(diào)節(jié)外加偏置直流電壓源的電壓會改變二硫化鉬薄膜3的有效介電常數(shù)，從而可以控制太赫茲波的傳輸?shù)耐〝啵瑢崿F(xiàn)開關(guān)效果。

基底層的材料為P型硅材料，長度為18μm，寬度為14μm，厚度為2μm。二氧化硅層的長度為18μm，寬度為14μm，厚度為2μm。二硫化鉬薄膜的長度為18μm，寬度為14μm。第一條帶區(qū)域和第三條帶區(qū)域均由七個形狀大小相同的矩形條組成，其中矩形條的長度為14μm，寬度為1μm，間隔寬度為1μm。左側(cè)矩形條和右側(cè)矩形條的形狀太小相同，長度均為14μm，寬度均為3μm。第二條帶區(qū)域由三個形狀大小形同的矩形條組成，其中矩形條的長度均為18μm，寬度均為2μm，間隔寬度為2μm?；跅l帶結(jié)構(gòu)電控太赫茲波開關(guān)的各項性能指標(biāo)采用COMSOL Multiphysics軟件進(jìn)行測試，太赫茲波垂直入射到條帶結(jié)構(gòu)，圖3為太赫茲波開關(guān)的傳輸曲線，可以看到，在f＝5.7THz時，無外加電場時，傳輸功率為8.9％，開關(guān)處于“關(guān)”狀態(tài)，當(dāng)外加一定電場時，傳輸功率為90.2％，開關(guān)處于“開”狀態(tài)，實現(xiàn)開關(guān)功能。