發(fā)布時(shí)間：2020-04-17 13:02

【摘要】：TiNi記憶合金薄膜在相變溫度附近會發(fā)生由母相的B2結(jié)構(gòu)到馬氏體相的B19’結(jié)構(gòu)的馬氏體相變,可同時(shí)導(dǎo)致材料介電特性和形狀的快速改變。利用此特點(diǎn),將TiNi合金制備成薄膜,并與超材料設(shè)計(jì)結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)溫度場作用下材料特性和結(jié)構(gòu)形變的雙重調(diào)制,從而實(shí)現(xiàn)對太赫茲波的動(dòng)態(tài)調(diào)控�；赥iNi合金薄膜超材料的太赫茲功能器件,能有效結(jié)合上述兩種太赫茲主動(dòng)控制方法的優(yōu)點(diǎn),兼具調(diào)控速度快、調(diào)制范圍寬等優(yōu)勢,為發(fā)展TiNi合金薄膜超材料的太赫茲功能器件提供了新思路。本文通過軟件仿真設(shè)計(jì)TiNi薄膜超材料-硅襯底的兩層開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu),通過溫度場的控制,使TiNi薄膜超材料的電導(dǎo)率、表面粗糙度以及結(jié)構(gòu)的改變,得到相應(yīng)的透射譜。并通過耦合諧振原理分析了TiNi超材料對太赫茲波的響應(yīng)機(jī)理,進(jìn)而研究了TiNi薄膜相變過程中材料電導(dǎo)率和表面粗糙度以及形變對太赫茲波的調(diào)制作用。研究結(jié)果表明,TiNi超材料電導(dǎo)率逐漸變小,使諧振在高頻處發(fā)生0.14THz的紅移;隨著TiNi超材料表面粗糙度的增大,在高頻出有明顯的紅移,最大實(shí)現(xiàn)0.46THz的調(diào)制效果;隨著TiNi超材料的中間線諧振發(fā)生形變,使高度增加,在低頻處的透射峰發(fā)生明顯的藍(lán)移,且透射率的值明顯增大,調(diào)諧范圍達(dá)到0.5THz。說明TiNi超材料對太赫茲波具有很好的調(diào)制效果。在上述研究工作的基礎(chǔ)上,本文進(jìn)一步研究了TiNi薄膜超材料在太赫茲器件中應(yīng)用。分別討論了TiNi超材料在太赫茲調(diào)制器和濾波器中的應(yīng)用,在太赫茲調(diào)制器中,TiNi超材料的相變,實(shí)現(xiàn)0.3THz的調(diào)制效果;結(jié)構(gòu)形變實(shí)現(xiàn)0.46THz的調(diào)制效果;而TiNi薄膜超材料的雙重調(diào)制,實(shí)現(xiàn)高達(dá)0.85THz的調(diào)制效果;針對太赫茲濾波器,采用工字型結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的上下兩層TiNi薄膜超材料和中間介質(zhì)層的結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)寬頻的阻帶濾波器。材料的相變和形變,分別能夠?qū)崿F(xiàn)阻帶寬度為0.07THz和0.15THz的調(diào)制效果,而通過雙重調(diào)制能夠?qū)崿F(xiàn)帶寬為0.27THz的調(diào)制效果。本文的研究結(jié)果表明,TiNi薄膜超材料通過雙重調(diào)制,能夠?qū)崿F(xiàn)更大的調(diào)制效果,具有更快的調(diào)制速度以及更簡單的結(jié)構(gòu)形狀。因此,TiNi薄膜作為超材料在太赫茲調(diào)制及相關(guān)功能器件的應(yīng)用具有巨大潛力。
【圖文】：

-3-圖 1-1 基于半導(dǎo)體可調(diào)控太赫茲超材料) 半導(dǎo)體超材料結(jié)構(gòu)示意圖; b) 超材料在不同泵浦光下的g.1-1 Dynamically tunable metamaterial with based on semimatic of metamaterial; b) Transmission spectra with differen超導(dǎo)體材料的太赫茲器件，美國俄克拉荷馬州立大學(xué)的 Cao 等人提出一種通體超材料的調(diào)控[35]，如圖 1-2 所示。該超材料結(jié)構(gòu)導(dǎo)閉合環(huán)(YBCO)和內(nèi)部開口金屬環(huán)嵌套組成，如料由外部高溫超導(dǎo)閉合環(huán)和內(nèi)部開口金屬環(huán)分別產(chǎn)場耦合，從而實(shí)現(xiàn) EIT 效應(yīng)。施加不同的溫度（1導(dǎo)閉合環(huán)和內(nèi)部開口金屬環(huán)的耦合強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對超窗口幅值的調(diào)制，如圖 1-2b)為不同溫度下的傳輸

哈爾濱理工大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-4-圖1-2 基于超導(dǎo)體可調(diào)控太赫茲超材料a) 超材料結(jié)構(gòu)示意圖; b) 超材料在不同溫度下的傳輸譜Fig.1-2 Dynamically tunable metamaterial based on superconductora) Schematic of EIT metamaterial; b) Transmission spectra with different temperature3、基于液晶材料的太赫茲器件2015 年，東海大學(xué)的 Chen 等人提出了一種通過施加不同頻率的偏壓的方式實(shí)現(xiàn)對液晶超材料的調(diào)控[36]，如圖 1-3 所示。該超材料結(jié)構(gòu)被嵌入在共平面轉(zhuǎn)換雙頻液晶(IPS DFLC)單元內(nèi)，其中塑料柔性連接臂將兩層聚酯襯底隔開，形成一個(gè)填充雙頻液晶空腔結(jié)構(gòu)，金屬銀開口環(huán)陣列置于頂端聚酯襯底上，銦錫氧化物通過濕法刻蝕置于底端聚酯襯底上，兩層聚酯襯底均覆蓋在聚酰亞胺薄膜上，如圖 1-4a)所示；通過施加不同頻率的偏壓(頻率為 19KHz-22KHz)，可在銦錫氧化物電極兩端產(chǎn)生電場
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O441.4;O484

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉若鵬;季春霖;趙治亞;周添;;超材料:重新塑造與重新思考[J];Engineering;2015年02期

2 ;超材料研究前沿動(dòng)態(tài)[J];國際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài);2012年01期

3 周濟(jì);李龍土;;超材料技術(shù)及其應(yīng)用展望[J];中國工程科學(xué);2018年06期

4 梁慶宣;楊貞;何錦;江子杰;陳天寧;李滌塵;;超材料結(jié)構(gòu)增材制造技術(shù)及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J];航空制造技術(shù);2019年Z1期

5 陳香香;王建鋒;;精密排種器性能監(jiān)測裝置研究——基于超材料光電傳感器[J];農(nóng)機(jī)化研究;2018年01期

6 吳宗漢;徐世和;;聲學(xué)超材料與結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用前景展望[J];電聲技術(shù);2017年Z3期

7 張文毓;;超材料的研究進(jìn)展與應(yīng)用[J];裝備機(jī)械;2018年02期

8 黃治涵;;基于超材料的單頻層狀吸波體仿真[J];電子世界;2018年14期

9 周濟(jì);于相龍;;智能超材料的創(chuàng)新特性與應(yīng)用前景[J];中國工業(yè)和信息化;2018年08期

10 文永正;;超越天然材料的自然極限——超材料分論壇側(cè)記[J];中國材料進(jìn)展;2018年09期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張晗;楊軍;;單模寬帶的五模式超材料的仿真設(shè)計(jì)[A];2018年全國聲學(xué)大會論文集A.物理聲學(xué)（含聲超構(gòu)材料）[C];2018年

2 陳軒;富明慧;胡玲玲;;正交拼接三維力學(xué)超材料的等效方法[A];2018年全國固體力學(xué)學(xué)術(shù)會議摘要集（上）[C];2018年

3 田小永;尹麗仙;李滌塵;曹毅;;超材料結(jié)構(gòu)飛行器隱形設(shè)計(jì)及3D打印制造工藝探索[A];第一屆新型功能結(jié)構(gòu)技術(shù)學(xué)術(shù)會議暨增材制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新技術(shù)論壇論文集[C];2016年

4 陳巍;高軍;曹祥玉;楊歡歡;周禹龍;韓彤;;一種極化相關(guān)的透射型超材料[A];2017年全國微波毫米波會議論文集（中冊）[C];2017年

5 陳坤;周運(yùn)強(qiáng);王志剛;;基于矩形波導(dǎo)的超材料結(jié)構(gòu)吸波機(jī)理研究[A];2017年全國微波毫米波會議論文集(上冊二)[C];2017年

6 程強(qiáng);趙捷;張t$;崔鐵軍;;超材料在微波及太赫茲頻段的應(yīng)用[A];2017年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2017年

7 胡更開;;電磁/聲波超材料及對波傳播控制的理論與實(shí)驗(yàn)研究[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

8 劉亞鋒;周蕭明;胡更開;;彎曲波在薄板超材料中的傳播特性研究[A];北京力學(xué)會第18屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2012年

9 周蕭明;胡更開;;聲波超材料超分辨成像的理論與實(shí)驗(yàn)研究[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

10 楊航;馬力;;機(jī)械超材料的多功能設(shè)計(jì)與表征[A];2018年全國固體力學(xué)學(xué)術(shù)會議摘要集（下）[C];2018年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 張夢然;多向晶格+3D打�。喝氯嗽斐牧陷p便又堅(jiān)固[N];科技日報(bào);2019年

2 許sシ，

本文編號：2630893