【摘要】：太赫茲吸波器是眾多類太赫茲器件中的一項(xiàng)重要分支。隨著太赫茲(Terahertz,THz)技術(shù)、微納加工技術(shù)的快速發(fā)展以及人們?cè)絹碓礁叩男枨?如何設(shè)計(jì)和制備出性能良好且均衡的太赫茲吸波器正在成為研究者們?cè)桨l(fā)關(guān)注的問題。溝槽,作為一種具有容易激發(fā)表面等離子體模式特性的特殊結(jié)構(gòu),近年來引起了許多人的研究興趣。在本文中,我們通過實(shí)驗(yàn)證明了僅通過簡(jiǎn)單的濕法腐蝕工藝便可得到具有優(yōu)異吸波性能的基于重?fù)诫s硅的V型槽太赫茲表面等離子體吸波器。此外,我們還對(duì)其他兩種重?fù)诫s硅微表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)加工和問題總結(jié)。本論文共分三部分,具體內(nèi)容如下:(1)以基于重?fù)诫s硅的3D V型槽THz表面等離子體吸波器的制備流程為例,從原理、操作流程和注意事項(xiàng)等方面詳細(xì)講述了掩膜版編輯、勻膠工藝、激光直寫工藝、顯影工藝和濕法腐蝕等工藝流程。(2)利用有限元算法(FEM)對(duì)設(shè)計(jì)的基于重?fù)诫s硅的3D V型槽THz表面等離子體吸波器進(jìn)行了仿真分析,并采用商用n型重?fù)诫s硅片作為基底,通過激光直寫和各向異性濕法腐蝕工藝實(shí)驗(yàn)制備了該樣品。最后再通過反射式太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)(THz-TDS)得到測(cè)試結(jié)果:在1.27 THz的共振頻率點(diǎn)處,吸收率可達(dá)99%且吸收率大于90%的帶寬約為0.4 THz,該測(cè)試結(jié)果不光與仿真結(jié)果幾乎完全對(duì)應(yīng),更證明了僅通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)加工便可以得到性能良好吸波器的方法。(3)在重?fù)诫s硅表面加工了能夠提高偏振不敏感性質(zhì)的十字形V型槽吸波器和類金字塔結(jié)構(gòu)。此外,我們對(duì)硅微表面結(jié)構(gòu)加工實(shí)驗(yàn)中的個(gè)別常見問題做了經(jīng)驗(yàn)性總結(jié)并提出了解決方法,這將會(huì)對(duì)以后重?fù)诫s硅表面結(jié)構(gòu)的制備實(shí)驗(yàn)提供經(jīng)驗(yàn)參考。
【圖文】：

該研究還表示表面等離子體的共振頻率點(diǎn)可以由槽的夾角、深度、周期等幾何參數(shù)來調(diào)節(jié)。如圖1.1 所示，(a)(b)(c)(d)分別顯示了夾角、深度、入射角及陣列周期對(duì) V 型槽內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)度的影響，，這對(duì)于以后將 V 型槽微結(jié)構(gòu)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的研究具有很大的幫助作用。圖 1.1 槽的夾角(a)、深度(b)、入射角(c)及陣列周期(d)對(duì)槽內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)的影響

吸波原理在于如下方程：wkrqwkc2()2 其中dk k 0 ，mddmr ()，qc(w)代表間隙表面等離子體(Gap-Surface-Pl溝槽的寬度，k 和 k0分別代表了在介質(zhì)和真空中和金屬的介電常數(shù)。其吸波原理是，當(dāng)入射光在吸波器的表面時(shí)，GSP 模式會(huì)被激發(fā)，并且播，由該溝槽結(jié)構(gòu)的幾何特性(圖 1.2(a))可知，時(shí)代入方程可知 qc(w)會(huì)無限增大，這預(yù)示著 GS漸衰減，也就相當(dāng)于能量被金屬吸收。從此項(xiàng)激發(fā)表面等離子體的溝槽結(jié)構(gòu)用于吸波領(lǐng)域的離子體在結(jié)構(gòu)中慢慢被衰減。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O441;O53

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本文編號(hào)：2690831