太赫茲波段高性能VO2人工材料的動態電磁特性研究

《太赫茲波段高性能VO2人工材料的動態電磁特性研究》是依託四川大學，由黃婉霞擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：太赫茲波段高性能VO2人工材料的動態電磁特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃婉霞
• 依託單位：四川大學

項目摘要

針對太赫茲波段 Metamaterial動態調製器件調製深度和調製速率低的問題，利用VO2可逆相變過程中光電參數突變數大、相變快速的特點，以VO2薄膜為核心動態功能材料構建Metamaterial太赫茲動態調製器件。本項目在前期研究基礎上，進一步系統研究VO2薄膜的微觀結構（晶粒尺寸、結晶特性、緻密度等）和摻雜組成對THz波段薄膜相變特性（光電參數變化幅度、相變回響和回復速率）的影響，製備高質量太赫茲VO2薄膜。同時，在Metamaterial結構模擬設計基礎上，進行Metamaterial結構與高質量VO2薄膜的複合最佳化，通過VO2的相變去影響Metamaterial結構的電磁諧戒煮想振，實現整體性的動態調製。並建立其複合電磁結構的電道埋譽凝磁傳輸模型，分析其光電激勵下的動態工作機制。研製出調製深度達到80%以上、調製速率達到10Mb/s的基於VO2薄膜的Metamaterial THz動態功能器件拘台膠。

結題摘要

本項目針對太赫茲波段 Metamaterial動態調製器件調製深度和調製速率低的問題，利用VO2可逆相變過程中光電參數突變數大、相變快速的特點，以VO2薄膜為核心動態功能材料構建Metamaterial太赫茲動態調製寒擔故酷器件。本項目系統研究了VO2薄膜的的生長模式，實現了不同微觀結構（厚度、晶粒尺寸、結晶特性、緻密度等）和摻雜組成（W、Ti摻雜）的VO2薄膜的可控制備，並研究了其對THz波段薄膜相變特性（光電參數變化幅度、相變回響）的影響。同時設計了基於ELC模型的開口環陣列的Metamaterial結構，實現了在THz波段的單諧振、多諧振功能。模擬並分析了VO2薄膜與金屬Metamaterial陣列疊加和嵌入式複合結構的THz波透射幅度、頻率動態調製效果擔端殼和機理。通過微細加工製備了基於VO2薄膜的THz雙諧振Metamaterial複合結構。採用340GHz連續波THz源對VO2/Metamaterial複合結構的調製速度和調製深度進行了測試，可以在340GHz頻點實現幅度大於80%，速率達到1 MHz的調製功能。並針對VO2/Metamaterials複合結構對THz波的調製速度低於理論值的問題，採用THz泵浦-探測技術系統研究了VO2薄膜的超快相變特徵，對薄膜的相變機制進行分析，並探討了影響薄膜相變速度的微觀機制。本項目的VO2/Metamaterials 動態調製器件的店試盼研究工作為二氧化釩薄膜在THz高效開關全立、調製等領域的套用提供了科學研究基礎。