宽带石墨烯太赫兹可调吸收器.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CN108899657A(43)申请公布日2018.11.27(21)申请号201810743006.6(22)申请日2018.07.09(71)申请人中国计量大学地址310018浙江省杭州市下沙高教区学源街258号(72)发明人李九生李绍和(51)Int.Cl.H01Q17/00(2006.01)G02F1/17(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称宽带石墨烯太赫兹可调吸收器(57)摘要本发明公开了宽带石墨烯太赫兹可调吸收器及其方法。它包括太赫兹波输入端、第一石墨烯微结构层、第一硅介质层、第二石墨烯微结构层、第二硅介质层、金属条带层、太赫兹波输出端以及外加电压源；本发明的宽带石墨烯太赫兹可调吸收器具有可调，制作方便，吸收率高等优点，满足在太赫兹波通信技术、生物医学、太赫兹辐射领域应用要求。CN108899657ACN108899657A权利要求书1/1页1.宽带石墨烯太赫兹可调吸收器，其特征在于包括太赫兹波输入端（1）、第一石墨烯微结构层（2）、第一硅介质层（3）、第二石墨烯微结构层（4）、第二硅介质层（5）、金属条带层（6）、太赫兹波输出端（7）以及外加电压源（8）。2.如权利要求1所述的宽带石墨烯太赫兹可调吸收器，其特征在于所述的周期结构正视图为正方形，正方形边长为50μm~60μm。3.如权利要求1所述的宽带石墨烯太赫兹可调吸收器，其特征在于所述的第一石墨烯微结构层（2）为石墨烯，厚度为0.34nm~1.0nm，顶层石墨烯微结构单环边长为24μm~26μm，宽度为2μm~4μm。4.如权利要求1所述的宽带石墨烯太赫兹可调吸收器，其特征在于所述的第一介质层（3）边长为50μm~60μm，厚度为1μm~2μm，相对介电常数为11.9。5.如权利要求1所述的宽带石墨烯太赫兹可调吸收器，其特征在于所述的第二石墨烯微结构层（4）为石墨烯，厚度为0.34nm~1.0nm，该层石墨烯微结构由一个石墨烯方环和一个石墨烯实心方形组成，石墨烯方环长度为30μm~32μm，方环宽度为3μm~5μm，实心方形宽度为24μm~26μm。6.如权利要求1所述的宽带石墨烯太赫兹可调吸收器，其特征在于所述的第一介质层（3）边长为50μm~60μm，厚度为1μm~2μm，相对介电常数为11.9。7.如权利要求1所述的宽带石墨烯太赫兹可调吸收器，其特征在于所述的第二硅介质层（5）边长为50μm~60μm，厚度为3μm~5μm，相对介电常数为11.9。8.如权利要求1所述宽带石墨烯太赫兹可调吸收器及其方法，其特征在于当太赫兹波从太赫兹波输入端（1）输入时，在第一石墨烯微结构（2）与第二石墨烯微结构层（4）有外加电压条件下，即石墨烯费米能级Ef=0.1eV时，吸收器实现了0.65THz~1.30THz范围内吸收率超过90%的0.65THz带宽；当改变太赫兹波的入射角度从0°~45°时，宽带石墨烯太赫兹可调吸收器均可保持70%以上的吸收率；当改变第一石墨烯微结构（2）与第二石墨烯微结构层（4）的外加电压条件，由于第一石墨烯微结构（4）与第二石墨烯微结构层（4）的载流子浓度改变从而导致其电导率迅速发生变化，此时第一石墨烯微结构（4）与第二石墨烯微结构层（4）呈现金属性，石墨烯费米能级Ef=0.2eV时，吸收器实现了0.66THz~1.30THz范围内吸收率超过89.5%的0.64THz带宽；当石墨烯费米能级Ef=0.3eV时，吸收器实现了0.72THz~1.32THz范围内吸收率超过89%的0.5THz带宽。2CN108899657A说明书1/3页宽带石墨烯太赫兹可调吸收器技术领域[0001]本发明涉及吸收器，具体涉及宽带石墨烯太赫兹可调吸收器及其方法。背景技术[0002]太赫兹(THz，1THz=1012Hz)波是指频率从0.1THz到10THz，波长为3mm到30μm，其频段介于毫米波与红外光之间频谱范围的电磁波谱区域。太赫兹所处波谱中独特频段使其不仅同时微波及光波的一些特征，同时它还有具有一些独特的特点：（1）强穿透性：太赫兹能够低损耗透过电介质及非极性物体的特性使得它能够对陶瓷非透明介质透视成像，同时太赫兹波是浓烟或者风尘等低可见度环境中成像的理想光源，可用于沙漠、雾霾天气等场合。（2）低能量性：频率在1THz电磁波所具有的能量仅仅在毫电子伏特数量级，因此不会导致光致电离，因此可以放心地应用于生物样品的检测及旅客的安检。（3）光谱分辨能力强：虽然太赫兹拥有非常小的光子能量，却囊括了许多光谱信息。太赫兹此频段具有明显的吸收及色散特性。[0003]太赫兹波吸收器是一种非常重要的太赫兹波功能器件，其在太赫兹波成像、太赫兹波医学诊断、太赫兹波通信、太赫兹波空间天