一种四重对称型太赫兹人工微结构制造技术

本发明专利技术公开了一种四重对称型太赫兹人工微结构，包括衬底介质基板和四重电容金属谐振器；衬底介质基板为顶端为正方形的柱状结构，四重电容金属谐振器采用金属材料制成，固连在衬底介质基板的顶端；四重电容金属谐振器包括一个十字结构条和一个正方形外框，十字结构条的四个端点与正方形外框的四个直角固连，十字结构条和正方形外框之间的三角形空隙，等效为提供电感的环结构；正方形外框每条边的正中心均有相同长度的间隙，间隙等效为电容结构。本发明专利技术采用四开口的环形对称结构，提高了结构的稳定性，具有高磁场强度、高可靠性。高可靠性。高可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种四重对称型太赫兹人工微结构


[0001]本专利技术涉及太赫兹超材料
，尤其涉及一种四重对称型太赫兹人工微结构。

技术介绍

[0002]太赫兹波是指波长在0.1mm～1mm之间的电磁波，位于微波和红外之间，具有穿透性强、分辨率高、非破坏性等特点，应用于安全检测、医学成像、通信等领域。它很难与天然材料或传统的电子元件和设备相互作用。然而，超材料的发展可以解决这一问题。超材料是一种人工结构的电磁材料，被设计成具有广泛的电磁特性，这是天然材料中所没有的。
[0003]太赫兹人工微结构在性能、稳定性等方面还存在不确定性和可靠性问题。太赫兹人工微结构需要具有有良好的稳定性和高可靠性，以满足实际应用中的需求。
[0004]现阶段太赫兹人工微结构在改变电磁波传输特性、提高探测灵敏度、实现新型微波设备、用于磁共振成像等方面仍然需要提升性能。
[0005]具体来说，太赫兹人工微结构在改变电磁波传输特性、提高探测灵敏度、实现新型微波设备、用于磁共振成像等方面，现有技术存在的不足主要包括以下几个方面：
[0006]1.电磁波传输特性的改变方面，现有技术存在精度和稳定性不足的问题。例如，在太赫兹波段的光学调制领域，现有技术虽然可以实现对电磁波的调制，但是对于调制的精度和稳定性的要求还有提高的空间。
[0007]2.探测灵敏度方面，现有技术需要进一步提高探测器的灵敏度和响应速度。目前的太赫兹探测器虽然可以实现对太赫兹波的探测，但是其灵敏度和响应速度还有待提高，以满足更加复杂的探测需求。
[0008]3.新型微波设备方面，现有技术需要进一步改进微波器件的性能和集成度。比如，在太赫兹通信领域，现有技术需要进一步提高太赫兹微波器件的性能、可靠性和集成度，以实现更加高效和可靠的通信。
[0009]4.磁共振成像方面，现有技术需要进一步提高成像分辨率和对不同组织的区分能力。目前的太赫兹磁共振成像技术虽然可以实现对人体软组织的成像，但是其分辨率和对不同组织的区分能力还有提高的空间。

技术实现思路

[0010]针对现有的太赫兹人工微结构在性能、稳定性等方面还存在不确定性和可靠性问题的不足，本专利技术提出一种四重对称型太赫兹人工微结构，该结构具有高磁场强度、高可靠性，且更稳定，能使电磁波传输特性发生变化，提高对一些物质的探测灵敏度，更好地探测其磁性特性，提高成像的分辨率和灵敏度，为太赫兹技术的应用提供更多的可能性和发展空间。
[0011]具体技术方案如下：
[0012]一种四重对称型太赫兹人工微结构，包括衬底介质基板和四重电容金属谐振器；
所述四重电容金属谐振器采用金属材料制成，固连在所述衬底介质基板的顶端；
[0013]所述四重电容金属谐振器包括一个十字结构条和一个正方形外框，所述十字结构条的四个端点与所述正方形外框的四个直角固连，所述十字结构条和正方形外框之间的三角形空隙，等效为提供电感的环结构；所述正方形外框每条边的正中心均有相同长度的间隙，所述间隙等效为电容结构。
[0014]进一步地，所述四重电容金属谐振器采用金、银、铜、铝中的任意一种制成。
[0015]进一步地，所述衬底介质基板采用硅材料、陶瓷介质材料、晶体介质材料、半导体材料中的任意一种。
[0016]进一步地，所述衬底介质基板采用硅材料，其相对介电常数为11.8。
[0017]进一步地，所述正方形外框的边长为36μm，宽度为4μm，厚度为0.1μm，所述正方形外框的正中心间隙宽度为3.0μm；所述十字结构条的厚度和宽度与所述正方形外框相同；所述衬底介质基板的高度为500μm，顶端的正方形边长为50μm。
[0018]进一步地，多个所述四重电容金属谐振器固连在所述衬底介质基板上，多个所述四重电容金属谐振器排列形成规则的几何图形。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020](1)本专利技术具备的四重电容金属谐振器，包括四个分裂的间隙作为电容器，以及四个提供电感的环结构，强化了人工微结构的磁性属性，提高了磁场强度，同时也可以减少磁场强度所带来的噪声，使得磁场强度更高、更稳定。
[0021](2)本专利技术通过特殊四个开口环形结构构造，让结构的振动能量的消耗变的更加有效，使结构能够抵抗外界环境的影响，从而提高结构的可靠性。
[0022](3)本专利技术具有偏振不敏感的特点，在TE波和TM波的激励下，透射率一致；在高灵敏度生物检测领域，具有卓越的应用潜能。
附图说明
[0023]图1是本专利技术四重对称型太赫兹人工微结构的俯视图。
[0024]图2是本专利技术四重对称型太赫兹人工微结构的侧视图。
[0025]图3是多个四重电容金属谐振器以正方形排列在衬底介质基板上的俯视图。
[0026]图4是本专利技术四重对称型太赫兹人工微结构在TE模式和TM模式下的透射光谱图。
[0027]图5是本专利技术四重电容金属谐振器在0.88THz共振下的表面电流矢量示意图。
[0028]图6是本专利技术四重对称型太赫兹人工微结构在不同频率共振下的电场示意图，其中，(a)为在0.88THz共振时的电场示意图，(b)为在0.7THz共振时的电场示意图，(c)为在2.3THz偶极子共振时的电场示意图。
[0029]图7是本专利技术在不同间隙宽度下的太赫兹传输图。
[0030]图8是本专利技术在不同比例尺下的太赫兹传输图。
具体实施方式
[0031]下面根据附图和优选实施例详细描述本专利技术，本专利技术的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0032]如图1、图2所示，四重对称型太赫兹人工微结构包括：衬底介质基板和四重电容金属谐振器。衬底介质基板为顶端为正方形的柱状结构，采用硅材料、陶瓷介质材料、晶体介质材料、半导体材料中的任意一种制成。本实施例中，衬底介质基板采用硅材料，其相对介电常数为11.8；其高度为500μm，顶端的正方形边长为50μm。
[0033]四重电容金属谐振器(以下简称qCAP)采用金属材料(金、银、铜、铝中的任意一种)制成，固连在衬底介质基板的顶端；本实施例中，qCAP采用金制成。qCAP包括一个十字结构条和一个正方形外框，十字结构条的四个端点与正方形外框的四个直角固连，十字结构条和正方形外框之间的三角形空隙，等效为提供电感的感应环结构，强化了四重对称型太赫兹人工微结构的磁性属性，提高了磁场强度，同时也可以减少磁场强度所带来的噪声，使得磁场强度更高，更稳定。同时在实际应用中，因为感应环结构的对称性，qCAP的磁响应被抵消，仅存在净电响应。
[0034]正方形外框每条边的正中心均有相同长度的间隙，该间隙等效为电容结构；这一设计区别于传统的单开口环设计结构，采用了结构复杂的四开口环对称型结构，提高了结构的稳定性，并使结构的振动能量的消耗更加有效，使结构能够抵抗外界环境的影响，从而提高结构的可靠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四重对称型太赫兹人工微结构，其特征在于，包括衬底介质基板和四重电容金属谐振器；所述四重电容金属谐振器采用金属材料制成，固连在所述衬底介质基板的顶端；所述四重电容金属谐振器包括一个十字结构条和一个正方形外框，所述十字结构条的四个端点与所述正方形外框的四个直角固连，所述十字结构条和正方形外框之间的三角形空隙，等效为提供电感的环结构；所述正方形外框每条边的正中心均有相同长度的间隙，所述间隙等效为电容结构。2.根据权利要求1所述的四重对称型太赫兹人工微结构，其特征在于，所述四重电容金属谐振器采用金、银、铜、铝中的任意一种制成。3.根据权利要求1所述的四重对称型太赫兹人工微结构，其特征在于，所述衬底介质基板采用硅材料、陶瓷...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄侃阳，谢海波，杨华勇，丁红钦，张威，王琮瑜，徐楠，陈小昌，刘仕尧，王炳，孙扬帆，洪昊岑，
申请(专利权)人：浙江大学高端装备研究院，
类型：发明
国别省市：