太赫兹可调谐超材料及超薄金属膜吸收的研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目太赫兹可调谐超材料及超薄金属膜吸收的研究学科专业光学工程学号201521050425作者姓名梁恺指导教师王军教授分类号密级—注ＵＤＣ＿｜学位论文太赫兹可调谐超材料及超薄金属膜吸收的研究（题名和副题名）梁恺（作者姓名）指导教师王军教授电子科技大学成都（姓名）、职称、单位名称申请学位级别硕士学科专业光学工程

2、２０１８．４论文答辩日期２０１８．５提交论文日期学位授予单位和日期电子科技大学２０１８年６月答辩委员会主席＾％取评阅人＿？夭＆ｆｅ振Ｉ注１：注明《国际十进分类法ＵＤＣ》的类号。；ｆＳｔｕｄｙｏｎＡｂｓｏｒｔｉｏｎｏｆＴｅｒａｈｅｒｔｚＴｕｎａｂｌｅｐＭｅｔａｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＵｌｔｒａｔｈｉｎＭｅｔａｌＦｉｌｍｓＡＭａｓｔｅｒＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳ

3、ｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａｙＤｉｓｃｉｌｉｎｅｉｃａｌＥｉｎｅｅｒｉｎｐ：ＯｐｔｇｇＡｕｔｈｏｒ：ＫａｉＬｉａｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＪｕｎＷａｎｇＳｃｈｏｏｌ：ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｎｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ独创性声明在师指进行的研究工作本人声所呈交的学位论文是本人导导下明。，加标注致谢的地方究成据我所知除了文中特别以和及取得的研果经，也含为，含其他人已发表或撰写

4、过的研究成果不包夕卜论文中不包而。获得或其它教育机构的学位或证书使用过的材料与电子科技大学一工己本研究所做的任何献均在论文中作了明确的我同作的同志对贡。说并表示谢意明Ｉ日：左年Ｔ日作签名：Ｈ期：月者论用授权文使科技大学有关保留、使用学位论文本学位论文作者完全了解电子，机构送交论文的复印件和磁盘定，有权保留并向国家有关部门或的规。科技大学可将学位论文的全被查阅借阅本人授权电子以允许论文和，可采、缩印或扫描内容编入有关数据库进行检索以用影印部或部分。存、汇编学位论文等复制手段保）

5、（在解密后应遵守此规定保密的学位论文：：导师签名作者签名Ｉ４參）：曰曰期胖月ｗｒ冰（摘要摘要太赫兹辐射探测器作为太赫兹技术研究与应用的一个关键元件，其直接影响太赫兹技术的发展与应用进程。电磁超材料(Metamaterial)是由有序而合理地阵列化排列的亚波长人工结构组成，拥有近乎完美的吸收性能，可以用于太赫兹探测系统的吸收结构。本文主要针对太赫兹超材料探测器开展研究工作。本文基于太赫兹探测系统微测辐射热计的基础上，设计制备了与微桥结构匹配的超材料吸收结构。首先设计了晶格单元边长为40µm的十字架结构超

6、材料，并在分析2.52THz谐振频率附近下结构内部磁场与电场谐振分布的基础上，分别在电场谐振方向和磁场谐振方向对超材料顶层结构相应位置进行扩展，设计出晶格单元边长28µm与35µm的扩展十字架结构超材料与四叶花结构超材料；并在等效电路模型的基础上设计了扩展十字架的互补结构的超材料结构；通过顶层图形的二维平面的组合方式设计了宽频吸收(0.5THz)的工字组合结构超材料；在对上述超材料结构关键参数做出分析后制备出相应超材料结构并测试了超材料结构的吸收性能。从理论上分析了仿真结果与测试结果的微小差异。在设计制备好超材料结构

7、的基础上，通过机械移动的方式改变超材料晶格单元结构之间的电磁响应，对超材料的电磁响应进行调谐作用，设计并仿真计算了三种基于机械移动的可调谐超材料结构的电磁谐振相关性能，并对其调谐作用做出研究，分别有1.3THz、1.5THz、0.45THz的频率调谐范围。设计了该调谐方式的制备与测试方式并完成制备与测试。提出基于可变表面方阻的可调谐超材料结构，并仿真研究了该调谐方式下超材料结构的调谐性能，有1THz的频率调谐范围。在通过对RIE工艺刻蚀减薄后不同厚度的超薄NiCr薄膜太赫兹辐射频率下反射、透射、吸收特性测试的基础上，

8、设计了超薄金属薄膜与超材料结构相结合的复合吸收结构，分别使用8nm与20nm超薄NiCr薄膜制备复合吸收结构提高了单薄膜吸收率，并在对超材料的谐振腔做出分割处理后得出多组谐振吸收峰。8nm膜厚时，在0.5THz~1.75THz条件下有5%~15%的吸收率并且有多组谐振吸收峰；20nm膜厚时，在0.5THz~1.75THz条件下有10%~20%的