Flüssigkristallmaterialien weisen im Mikrowellenbereich gute Modulationseigenschaften auf und haben ein enormes Anwendungspotenzial im Bereich der abstimmbaren Mikrowellengeräte. In diesem Artikel wird ein Sensor basierend auf der Resonanz künstlicher lokaler Oberflächenplasmonen für die Messung der mikrowellen dielektrischen Konstanten von Flüssigkristallmaterialien vorgeschlagen. Durch das Design einer Ringresonatorstruktur wird in der sub-6 GHz-Bandbreite ein schmalbandiger Resonanzpeak lokaler Oberflächenplasmonen erzeugt. Durch Anlegen eines externen elektrischen Feldes an den Flüssigkristall kann die dielektrische Konstante des Flüssigkristalls gesteuert werden. Durch Anpassen der Resonanzfrequenzposition kann der entsprechende Wert der dielektrischen Konstante ermittelt werden, wodurch die Messung der mikrowellen dielektrischen Konstanten von Flüssigkristallmaterialien ermöglicht wird. Es wurde der Einfluss unterschiedlicher Flüssigkristallschichtdicken und verschiedener dielektrischer Konstanten auf die Resonanzfrequenzen der künstlichen lokalen Oberflächenplasmonresonanz untersucht. Mit zunehmender Schichtdicke des Flüssigkristalls oder abnehmender dielektrischer Konstante erhöhen sich die Resonanzfrequenzen f₁ und f₂ allmählich. Wenn die Flüssigkristallschichtdicke größer oder gleich 0,5 mm ist, zeigen die Resonanzfrequenzen f₁ und f₂ eine gute Linearität in Bezug auf die Änderung der dielektrischen Konstante und eine hohe Empfindlichkeit (>400 MHz/Δε), die weit über anderen derzeit berichteten Arten von dielektrischen Konstantsensoren liegt. Gleichzeitig kann mit dieser Sensorstruktur ein elektrisches Feld ober- und unterhalb der Flüssigkristallschicht angelegt werden, was die Messung der mikrowellen dielektrischen Konstanten von Flüssigkristallmaterialien unter Einwirkung verschiedener externer elektrischer Felder ermöglicht und Anwendungspotenziale im Bereich der mikrowellen Eigenschaften von Flüssigkristallen bietet.

Flüssigkristall; Mikrowellendielektrizitätskonstante; Sensor; künstliche lokale Oberflächenplasmonen