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由于超材料新颖奇异的物理特性和引人瞩目的应用前景,当前超材料的研究已经成为了前沿科学研究的一大热点。本文利用微纳加工技术制备了太拉赫兹以及近红外的超材料,并研究了相应材料独特的电磁特性。
首先,通过对传统工艺的改进,采用S1813/LOR双层光刻胶,利用紫外曝光及溶脱工艺,制备出高质量的太拉赫兹超材料。采用太拉赫兹时域光谱与有限时域差分方法,从实验测量和理论模拟两方面研究了不同结构、几何参数以及不同材料组成的太拉赫兹超材料的电磁响应特性。揭示了太拉赫兹超材料的材料组成对其电磁特性的影响,并在此基础上修正了传统的LC磁共振模型,将材料与周边介质环境的影响考虑在内,建立了一个新的LRC模型,较好地描述了太拉赫兹超材料的电磁响应。此外,还研究了在平面太拉赫兹超材料中,填充液体时电磁响应所发生的变化,发现极薄的液体就足以对太拉赫兹超材料体系的透射响应进行明显的调制,并且在共振频率处产生非常明显的透射增强效应,说明SRR太拉赫兹超材料体系对界面介电条件的改变有非常灵敏的响应,有可能应用于生物探测领域。
其次,利用紫外对准套刻工艺和SU8-50胶作为中间介质制备出高质量的双层太拉赫兹超材料。设计并利用实验和模拟手段研究了具有不同结构的双层太拉赫兹超材料的特性,利用不同衬底的双层SRR超材料证实了双层超材料对太拉赫兹电磁波的三维调制功能。通过大量的模拟计算,设计并研究了一种可能作为左手材料的双层成对金属线结构。
最后,采用PMMA/A1双层结构,利用电子束曝光在绝缘衬底上实现了纳米级精细结构曝光,通过优化曝光、腐蚀及金属沉积过程中的工艺参数,成功地在绝缘衬底上实现了近红外超材料,并利用近红外透射光谱探测系统研究了近红外超材料的电磁响应特性。