一种智能超表面单元结构及其制作方法与流程

本申请涉及超材料，尤其涉及一种智能超表面单元结构及其制作方法。

背景技术：

1、目前，电调的智能超表面上所搭载的可调器件通常为变容二极管和pin管。对于搭载变容二极管的智能超表面，通过施加大小不同的偏置电压调节变容二极管的电容，从而影响智能超表面的反射相位；对于搭载pin管的智能超表面，通过调节pin管的开关状态使pin管处于导通或断开状态，从而影响智能超表面的反射相位。但是，上述方案涉及的电调智能超表面存在能耗较大、稳定性较低、尺寸较大，同时制作流程复杂的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例期望提供一种智能超表面单元结构及其制作方法。

2、本申请实施例的技术方案是这样实现的：

3、本申请实施例提供了一种智能超表面单元结构，包括：底板、隔离层和阻变层；所述隔离层设置于所述底板与所述阻变层之间；其中，

4、在接入不同电压的情况下所述阻变层的电阻不同，使所述智能超表面单元的反射相位不同；在断电的情况下，所述阻变层的电阻为断电前的电阻，使所述智能超表面单元的反射相位保持为断电前的反射相位。

5、其中，所述阻变层包括：阻变子层和至少两个电极层；其中，所述至少两个电极层分别位于所述阻变子层的两侧。

6、其中，所述底板开设有至少两个第一过孔，所述隔离层开设有至少两个第二过孔，所述第一过孔的直径大于所述第二过孔的直径，且每个所述第一过孔与每个所述第二过孔同轴设置；

7、所述阻变层包括的至少两个电极层中的每个电极层分别通过同轴设置的一个所述第一过孔和一个所述第二过孔与馈线连接。

8、其中，所述阻变子层为阻变材料层；所述电极层为惰性电极材料层。

9、其中，形成所述阻变材料层的材料包括：二元氧化物或多元氧化物；形成所述惰性电极材料层的材料包括：惰性金属、和/或石墨。

10、其中，所述隔离层为绝缘的透波材料层。

11、其中，所述底板为导电材料层。

12、本申请实施例还提供了一种智能超表面单元结构的制作方法，所述方法包括：

13、对选择的底板进行浸渍和超声清洗预处理；

14、在经过预处理的底板上经旋涂和烘干处理形成隔离层；

15、利用掩膜版经溅射镀膜法在隔离层上形成电极层；移走掩膜版，在所述隔离层上此前被掩膜版遮挡的区域经旋涂和烘干处理形成阻变层；其中，

16、在接入不同电压的情况下所述阻变层的电阻不同，使所述智能超表面单元的反射相位不同；在断电的情况下，所述阻变层的电阻为断电前的电阻，使所述智能超表面单元的反射相位保持为断电前的反射相位。

17、其中，所述利用掩膜版经溅射镀膜法在隔离层上形成电极层之前，所述方法还包括：

18、至少在所述底板的两侧、且在所述电极层的垂直投影范围内各打一个第一过孔；

19、至少在所述隔离层的两侧、且在所述电极层的垂直投影范围内各打一个第二过孔；

20、其中，所述第一过孔的直径大于所述第二过孔的直径，且每个所述第一过孔与每个所述第二过孔同轴设置。

21、其中，所述利用掩膜版经溅射镀膜法在隔离层上形成电极层；移走掩膜版，在所述隔离层上此前被掩膜版遮挡的区域经旋涂和烘干处理形成阻变层，包括：

22、在隔离层远离底板的一侧覆盖掩膜版，并在隔离层上形成至少两个电极层；

23、移走掩膜版，在所述隔离层上此前被掩膜版遮挡的区域旋涂阻变材料溶液，烘干后形成与电极层等高的阻变子层；所述阻变层包括：所述阻变子层和电极层；其中，

24、所述掩膜版的宽度小于所述隔离层的宽度、和/或所述掩膜版的长度小于所述隔离层的长度，用以确保所述第二过孔不被所述掩膜版遮盖；所述至少两个电极层中的每个电极层分别通过同轴设置的一个所述第一过孔和一个所述第二过孔与馈线连接。

25、本申请实施例提供的智能超表面单元结构及其制作方法，所述智能超表面单元结构包括：底板、隔离层和阻变层；所述隔离层设置于所述底板与所述阻变层之间；其中，在接入不同电压的情况下所述阻变层的电阻不同，使所述智能超表面单元的反射相位不同；在断电的情况下，所述阻变层的电阻为断电前的电阻，使所述智能超表面单元的反射相位保持为断电前的反射相位。本申请实施例的阻变层通过接入不同的电压产生不同的反射相位，断电后的反射相位与断电前一致，可以实现长时间的波束赋形的保持，达到低能耗的目的。本申请智能超表面单元结构对应的智能超表面在进行相位调整不需要依靠pin管和变容二极管，其单元结构尺寸无需被pin管或变容二极管尺寸限制，可在单位面积内实现更高的集成密度，满足未来的高频通信对智能超表面单元尺寸的要求。

26、此外，本申请实施例还提出了该智能超表面单元结构的制作方法，使微米级及以下尺寸的超表面单元结构得以实现，不同于现有的智能超表面制作pcb板和丝网印刷以及表面组装技术结合的制作方法，本申请提出的制作方法流程更简便，制作精度及可实现的单元结构尺寸均有极大程度的提升，且重复执行简易的旋涂操作使旋涂设备利用率高，节省制备时间。阻变层与电极层的界面直接接触，减少了异质界面的产生，异质接触损耗降低，节省能耗，这也使智能超表面的稳定性更高。

技术特征：

1.一种智能超表面单元结构，其特征在于，包括：底板、隔离层和阻变层；所述隔离层设置于所述底板与所述阻变层之间；其中，

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述阻变层包括：阻变子层和至少两个电极层；其中，所述至少两个电极层分别位于所述阻变子层的两侧。

3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述底板开设有至少两个第一过孔，所述隔离层开设有至少两个第二过孔，所述第一过孔的直径大于所述第二过孔的直径，且每个所述第一过孔与每个所述第二过孔同轴设置；

4.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述阻变子层为阻变材料层；所述电极层为惰性电极材料层。

5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，形成所述阻变材料层的材料包括：二元氧化物或多元氧化物；形成所述惰性电极材料层的材料包括：惰性金属、和/或石墨。

6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述隔离层为绝缘的透波材料层。

7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述底板为导电材料层。

8.一种智能超表面单元结构的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用掩膜版经溅射镀膜法在隔离层上形成电极层之前，所述方法还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述利用掩膜版经溅射镀膜法在隔离层上形成电极层；移走掩膜版，在所述隔离层上此前被掩膜版遮挡的区域经旋涂和烘干处理形成阻变层，包括：

技术总结
本申请实施例提供了一种智能超表面单元结构及其制作方法，所述智能超表面单元结构包括：底板、隔离层和阻变层；所述隔离层设置于所述底板与所述阻变层之间；其中，在接入不同电压的情况下所述阻变层的电阻不同，使所述智能超表面单元的反射相位不同；在断电的情况下，所述阻变层的电阻为断电前的电阻，使所述智能超表面单元的反射相位保持为断电前的反射相位。

技术研发人员：李亚,张雁茗,何洪俊,刘光毅,王启星
受保护的技术使用者：中国移动通信有限公司研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8