一种金属-介质-石墨烯结构的超表面太赫兹宽带吸收器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112332107A(43)申请公布日2021.02.05(21)申请号202011025335.0(22)申请日2020.09.25(71)申请人华南师范大学地址510275广东省广州市天河区中山大道西55号华南师范大学信息光电子科技学院(72)发明人蒙红云沈鸿洋刘凤祥谭春华黄旭光(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人江裕强(51)Int.Cl.H01Q17/00(2006.01)H01Q15/00(2006.01)G02B5/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种金属-介质-石墨烯结构的超表面太赫兹宽带吸收器(57)摘要本发明公开了一种金属‑介质‑石墨烯结构的超表面太赫兹宽带吸收器。所述宽带吸收器包括金属反射层、中间介质夹层和图案化石墨烯结构；图案化石墨烯结构包括若干个超表面图案化石墨烯周期单元；若干个超表面图案化石墨烯周期单元在中间介质夹层上表面周期性排列，形成共面层，金属反射层紧贴于中间介质夹层下表面；太赫兹平面波光源垂直照射在图案化石墨烯结构上，得到一段吸收宽带，实现宽带吸收，通过改变侧端栅电压来调节图案化石墨烯结构中石墨烯的费米能级，在侧端栅电压通电情况下，改变石墨烯的费米能级，进而实现基于石墨烯宽带吸收器的吸收水平的动态调节。本发明具有较宽的吸收带宽，可广角入射以及吸收率可调节等特点。CN112332107ACN112332107A权利要求书1/1页1.一种金属-介质-石墨烯结构的超表面太赫兹宽带吸收器，其特征在于，包括金属反射层、中间介质夹层和图案化石墨烯结构；其中，图案化石墨烯结构包括若干个超表面图案化石墨烯周期单元；若干个超表面图案化石墨烯周期单元在中间介质夹层上表面周期性排列，形成共面层，金属反射层紧贴于中间介质夹层下表面；太赫兹平面波光源垂直照射在图案化石墨烯结构上，得到一段吸收宽带，实现宽带吸收，通过改变侧端栅电压来调节图案化石墨烯结构中石墨烯的费米能级，在侧端栅电压通电情况下，改变石墨烯的费米能级，进而实现基于石墨烯宽带吸收器的吸收水平的动态调节。2.根据权利要求1所述的一种金属-介质-石墨烯结构的超表面太赫兹宽带吸收器，其特征在于，所述金属反射层的材料为金，其电导率为6.09×10^6S/m-6.45×10^6S/m，长度为43.5μm～46.5μm，宽度为43.5μm～46.5μm，厚度为0.35μm～0.55μm。3.根据权利要求1所述的一种金属-介质-石墨烯结构的超表面太赫兹宽带吸收器，其特征在于，所述中间介质夹层的材料为二氧化硅，其相对介电常数为3.8～4.0，长度为43.5μm～46.5μm，宽度为43.5μm～46.5μm，厚度为27μm～29μm。4.根据权利要求1所述的一种金属-介质-石墨烯结构的超表面太赫兹宽带吸收器，其特征在于，图案化石墨烯结构中，相邻的图案化石墨烯周期单元之间的间隔距离为3.2μm～4.6μm。5.根据权利要求1所述的一种金属-介质-石墨烯结构的超表面太赫兹宽带吸收器，其特征在于，图案化石墨烯周期单元由一个石墨烯圆环四周中心挖去四个同等大小的小圆组成；其中，所述石墨烯圆环的外环半径R为6.45μm～6.65μm；所述石墨烯圆环的内环半径r为2.0μm～2.1μm；石墨烯圆环四周中心挖去的小圆半径p均为1.1μm～1.2μm。6.根据权利要求1所述的一种金属-介质-石墨烯结构的超表面太赫兹宽带吸收器，其特征在于，所述石墨烯的费米能级为0.2eV～0.7eV。2CN112332107A说明书1/4页一种金属-介质-石墨烯结构的超表面太赫兹宽带吸收器技术领域[0001]本发明涉及基于金属-介质-石墨烯结构的超表面的光学器件领域，具体涉及一种金属-介质-石墨烯结构的超表面太赫兹宽带吸收器。背景技术[0002]近年来，太赫兹(THz)波是位于电磁波光谱段的微波和红外光之间。由于其在通信，成像，传感探测以及光谱学等各方面有着重要的研究价值和广泛的发展前景而受到研究人员的高度关注。如今对太赫兹技术的深入研究，在例如滤波器，偏振转换器，吸收器等太赫兹光子器件的需求变得越来越迫切。在这些光子设备中，太赫兹吸收器也有着重大研究价值和潜在的用途而越来越受到重视。然而，现有的传统的吸收器的特性一旦被确定，具有不可调谐的特点，这极大的阻碍了其在社会中的应用发展(KimJ,HanK,HahnJW,etal.Selectivedual-bandmetamaterialperfectabsorberforinfraredstealthtechnology.(ScientificReports)LandyNI,SajuyigbeS,MockJJ,etal.