基于FeNHf磁性非对称镜像结构远红外调控机理的研究

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太赫兹(Terahertz,THz)波段微结构无源器件通常都是使用金属或者低损耗介质材料制备,但是当微结构无源器件的尺寸被固定后,很难通过外部激励方式对太赫兹波进行调控,为了提升太赫兹微结构无源器件的综合调控性能,本文在微结构的材料组成和设计方面进行了改进,设计并制备了一种基于Fe NHf磁性薄膜的高品质因子非对称镜像四环太赫兹微结构。同时,利用Fe NHf软磁薄膜磁各向异性的特点,通过外加磁场调控磁性微结构各向异性诱导的磁导率大小,实现对太赫兹波幅值和频率的调控。同时,系统地研究了非对称镜像四环结构中,改变微结构尺寸以及磁化强度的方向对于太赫兹微结构的太赫兹波传输特性、折射率以及器件Q值的影响。具体的研究内容如下:1.基于时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)建立非对称镜像四环磁性微结构的模型。通过三维电磁模拟仿真软件设置不同的微结构尺寸、微结构磁导率、太赫兹电磁场方向等参数,系统地研究其对非对称镜像四环微结构的太赫兹波传输性能和太赫兹波损耗的影响。2.基于半导体微纳加工工艺制备Au薄膜和Fe NHf磁性薄膜的非对称镜像四环太赫兹微结构,比较两种金属的非对称镜像四环微结构太赫兹波传输特性。同时,利用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS),在施加100 Oe外磁场的条件下,改变磁化强度M的方向,研究了可调控Fe NHf磁性薄膜非对称镜像四环太赫兹微结构的工作频率、透射率、折射率以及器件的Q值等参数。3.模拟和实验相结合,通过分析基于Au薄膜和Fe NHf磁性薄膜的非对称镜像四环太赫兹微结构的太赫兹透射特性和太赫兹共振模式,研究不同尺寸参数条件下太赫兹微结构的太赫兹波传输性能以及太赫兹波损耗。通过不同磁化强度M方向的Fe NHf磁性薄膜的非对称镜像四环太赫兹微结构的太赫兹透射谱以及电磁场分布,阐述外磁场对太赫兹微结构传输性能的调控机理。通过实验和理论的研究进一步加深了太赫兹微结构器件的综合调控机理的理解,为太赫兹无源器件的研究提供了更多的实验数据。
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