【摘 要】
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太赫兹技术是一个典型的跨学科前沿领域,它为科技发展和社会进步提供了重要的契机,其结合了电子学领域与光子学领域的特色,是21世纪产业的最新科技基础。当前,缺乏有效的太赫兹功能器件,是限制太赫兹技术发展的重要因素之一。太赫兹超材料吸收器是一种重要的功能器件,在太赫兹成像、传感和隐身等领域应用前景广阔。然而,现有太赫兹超材料吸收器一旦被制造完成,吸收性能很难改变,导致吸收器的应用范围受到极大限制。二氧化
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太赫兹技术是一个典型的跨学科前沿领域,它为科技发展和社会进步提供了重要的契机,其结合了电子学领域与光子学领域的特色,是21世纪产业的最新科技基础。当前,缺乏有效的太赫兹功能器件,是限制太赫兹技术发展的重要因素之一。太赫兹超材料吸收器是一种重要的功能器件,在太赫兹成像、传感和隐身等领域应用前景广阔。然而,现有太赫兹超材料吸收器一旦被制造完成,吸收性能很难改变,导致吸收器的应用范围受到极大限制。二氧化钒（VO2）是一种常见的相变材料,在68摄氏度附近可以发生绝缘态到金属态的转变,是实现太赫兹可调器件的理想选择。本文重点研究二氧化钒太赫兹可调吸收器件,主要内容如下:1.研究了太赫兹超材料吸收器的相关理论,同时研究了二氧化钒的结构特性、相变机理、仿真建模和基于二氧化钒超材料吸收器的制备加工方法。2.设计了两种二氧化钒太赫兹超材料可调窄带吸收器:太赫兹单频幅值可调窄带吸收器和太赫兹单频-三频可调窄带吸收器,其中太赫兹单频幅值可调窄带吸收器已被成功制作且完成了相关测试。（1）太赫兹单频幅值可调窄带吸收器:仿真结果显示VO2相变前频率0.71 THz的吸收率仅为0.10,而VO2完全相变后,吸收提高到0.87,调制深度达到77%。此外,对吸收器样片进行了性能测试,结果表明VO2相变前0.71 THz的吸收率与仿真结果几乎一致,而在380 m A的触发电流下VO2相变后的吸收率为0.66,器件调制深度约42%。（2）太赫兹单频-三频可调窄带吸收器:在横电场（TE）模式下,VO2相变前0.79THz处为吸收率0.93的单频完美吸收,而当VO2相变后,在0.38、0.79和1.1 THz处同时产生了吸收率最低为0.93的三频完美吸收。因此,通过控制VO2相变,可实现单频-三频快速转换的完美吸收。3.设计了一种二氧化钒太赫兹超材料幅值可调宽带吸收器,该吸收器由VO2谐振器、聚酰亚胺（PI）垫片和底层金属基底组成。当VO2在外部激励下从绝缘态过渡到金属态时,在0.70～1.70 THz频率范围内吸收器的吸收率将从0.03增加到0.9以上,相对带宽约为83%,调制深度达到约96%。本文设计的三种二氧化钒太赫兹可调吸收器对有效操控太赫兹波具有重要的意义。本文系统的研究方法对促进太赫兹技术的发展具有十分重要的参考价值。
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