一种多波段自旋选择性吸收的太赫兹手性超表面结构的制作方法

本发明属于超材料和超表面，具体涉及一种多波段自旋选择性吸收的太赫兹手性超表面结构。

背景技术：

1、手性是指几何结构缺乏镜像对称性，无法将几何结构叠加到其镜像上的特性。它是自然界的一种基本现象，表现在氨基酸、药物分子和dna等各种物质中，手性分子与其镜像分子表现出不同的生物化学行为。手性结构在入射左旋圆偏振光(lcp)和右旋圆偏振光(rcp)时表现出不同的手性相互作用，其中一个重要的特点是对不同自旋态的圆偏振光(cp)的吸收能力不同，即自旋选择性吸收，由于这种吸收的差异性，会产生不同的圆二色性(cd)值。光学手性的应用多种多样，包括医疗诊断、药物开发和光通信。然而，由于相对于入射波长的分子尺寸较小以及材料特性的限制，光和物质的手性相互作用有限，因此天然材料通常表现出较弱的光学手性。

2、光学超材料和超表面领域取得的进展为增强光与物质的手性相互作用提供了一个前景广阔的平台，手性超材料和超表面具有反对称结构，如双棒天线、螺旋、开口谐振器、平面外结构和扭曲配置，表现出强大的手性光学响应，可广泛应用于cd光谱、光探测、光加密和完美吸收。在太赫兹领域，多波段手性操作对同步操纵分子传感器的振动指纹、高效热光伏的热吸收或发射、太赫兹通信等至关重要。因此，设计具有可调cd值的多波段太赫兹手性超材料和超表面对于开发丰富的手性应用至关重要。

3、目前的太赫兹手性超表面大多只实现某一频段的单一吸收，虽存在一些双波段的太赫兹手性超表面，但也只能实现固定的cd值，要调整cd值，只能通过对映体的切换来改变，从而无法实现cd值的可调性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多波段自旋选择性吸收的太赫兹手性超表面结构，可以在多个波段实现自旋选择吸收且可以实现cd值的可调。

2、本发明的一个方面提供一种多波段自旋选择性吸收的太赫兹手性超表面结构，包括多个周期性排列的手性超表面结构单元，所述手性超表面结构单元包括顶层、中间层和底层，所述顶层和所述底层为金属层，所述中间层为绝缘介质层，

3、所述顶层包括外围的第一开口谐振器和内部的第二开口谐振器，外围的第一开口谐振器由位于同一圆上且镜面对称的两段弧形金属组成，两段弧形金属均为四分之一圆，内部的第二开口谐振器由一个正方形金属沿着对角线劈裂成的两段折线型金属而形成，第一开口谐振器与第二开口谐振器的对称中心重合；

4、第一开口谐振器的两段弧形金属的内半径与形成第二开口谐振器的正方形金属的边长相等，所述中间层和所述底层的截面均为正方形；

5、第一开口谐振器的两段弧形金属的中心连线相对于第二开口谐振器的两段折线型金属的中心连线的偏转角α满足：-45°≤α≤+45°，通过调整偏转角α能够使所述太赫兹手性超表面结构的圆二色性cd的值在-1≤cd≤+1的范围内可调。

6、优选地，所述金属层的材料为高导电率金属材料，所述介质层的材料为非晶性透明高分子材料。

7、优选地，所述底层为一块完整的金属板。

8、优选地，所述中间层的绝缘介质的高度大于所述底层的金属板的高度，所述底层的金属板的高度大于所述顶层的第一和第二开口谐振器的高度。

9、优选地，所述中间层和所述底层的截面的正方形的边长px与第一开口谐振器的外半径r2的关系满足：

10、px＝2*r2+8um。

11、优选地，所述手性超表面结构单元的数量至少为5×5个。

12、根据本发明上述方面的多波段自旋选择性吸收的太赫兹手性超表面结构，可以在多个波段实现自旋选择吸收且可以实现cd值的可调。

技术特征：

1.一种多波段自旋选择性吸收的太赫兹手性超表面结构，其特征在于，包括多个周期性排列的手性超表面结构单元，所述手性超表面结构单元包括顶层、中间层和底层，所述顶层和所述底层为金属层，所述中间层为绝缘介质层，

2.如权利要求1所述的太赫兹手性超表面结构，其特征在于，所述金属层的材料为高导电率金属材料，所述介质层的材料为非晶性透明高分子材料。

3.如权利要求1或2所述的太赫兹手性超表面结构，其特征在于，所述底层为一块完整的金属板。

4.如权利要求3所述的太赫兹手性超表面结构，其特征在于，所述中间层的绝缘介质的高度大于所述底层的金属板的高度，所述底层的金属板的高度大于所述顶层的第一和第二开口谐振器的高度。

5.如权利要求1或2所述的太赫兹手性超表面结构，其特征在于，所述中间层和所述底层的截面的正方形的边长px与第一开口谐振器的外半径r2的关系满足：

6.如权利要求1或2所述的太赫兹手性超表面结构，其特征在于，所述手性超表面结构单元的数量至少为5×5个。

技术总结
本发明公开了一种多波段自旋选择性吸收的太赫兹手性超表面结构，包括多个周期性排列的手性超表面结构单元，结构单元包括顶层、中间层和底层，顶层包括第一和第二开口谐振器，外围的第一开口谐振器由位于同一圆上且镜面对称的两段弧形金属组成，两段弧形金属均为四分之一圆，内部的第二开口谐振器由一个正方形金属沿着对角线劈裂成的两段折线型金属而形成，第一与第二开口谐振器的对称中心重合；两段弧形金属的中心连线相对于两段折线型金属的中心连线的偏转角α满足：‑45°≤α≤+45°，通过调整偏转角α能够使太赫兹手性超表面结构的圆二色性CD的值在‑1≤CD≤+1的范围内可调。本发明可以在多个波段实现自旋选择吸收且可以实现CD值的可调。

技术研发人员：钟祥祥,周杨阳,杨晓锋,陈义强,来萍,邵伟恒,陈宏涛
受保护的技术使用者：中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室））
技术研发日：
技术公布日：2024/8/16