65nm CMOS工艺实现单芯片太赫兹双频吸波器

"利用片上超材料构建单芯片太赫兹双频吸波器" 这篇科研论文介绍了如何利用65纳米的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺设计一种新型的单芯片太赫兹吸波器。这种吸波器是通过集成超材料结构实现的，特别适合在大规模集成电路中应用，解决了传统砷化镓或薄膜工艺与CMOS工艺不兼容的问题。 吸波器的主体设计包含了75个吸波单元，每个单元的尺寸约为0.60mm×0.65mm，这使得整个器件具有较高的集成度。吸波单元的设计采用了CMOS工艺中的顶层铜金属，其厚度为3.2微米，形成了正八边形和正方形开口谐振环的组合结构。这种结构设计是吸波器能有效吸收特定频率电磁波的关键，因为它能够模仿超材料的特性，对特定频率的电磁波产生强烈的响应。 吸波器的介质层由无掺杂硅玻璃、碳化硅和氮化硅等多种材料构成，总厚度为9.02微米。介质层的使用对于调整吸波器的工作频率和增强吸收效果至关重要。此外，介质层背面的短线采用CMOS工艺的第一层金属，厚度仅为0.2微米，这进一步优化了吸波器的性能。 仿真结果显示，这种创新的吸波器在0.921 THz和1.181 THz两个频率下表现出卓越的吸收性能，吸收率分别达到了97.84%和95.76%。这两个频率的选择意味着该吸波器可以在太赫兹频段内实现双频吸收，这对于通信、成像和其他太赫兹应用具有重要意义。 通过使用CMOS工艺，该吸波器不仅可以实现与现有电子设备的无缝集成，还降低了制造成本，提高了生产效率。这一技术突破为未来太赫兹技术在无线通信、生物医学检测、安全检查等多个领域的广泛应用提供了可能。 关键词涉及到的领域包括超材料、开口谐振环、太赫兹吸波器、等效电路和吸收率。超材料是一种人工设计的复合材料，可以拥有自然材料不具备的电磁特性；开口谐振环是超材料的一种常见元素，能够形成共振效应，影响电磁波的传播；太赫兹吸波器则用于吸收特定频率的太赫兹辐射，以减少干扰或进行能量转换；等效电路是分析复杂系统行为的一种工具，可以简化吸波器的设计和理解；吸收率是指吸波器对入射电磁能量的吸收程度，是评估吸波器性能的重要指标。