[实用新型]基于石墨烯的双频太赫兹吸收器

说明书

本实用新型公开了一种基于石墨烯的双频太赫兹吸收器。它包括基底金属层(1)、介质层(2)、石墨烯层(3)、金属圆环层(4)；基底金属层(1)位于最下层，基底金属层(1)的上层是介质层(2)，介质层(2)的上层是石墨烯层(3)，石墨烯层(3)的上层是金属圆环层(4)且石墨烯层(3)的几何中心既是吸收器的中心也是金属圆环层(4)的圆心。本实用新型具有双频吸收、结构简单，尺寸较小易于集成等优点。

技术领域

本实用新型涉及吸收器，尤其涉及一种基于石墨烯的双频太赫兹吸收器。

背景技术

太赫兹技术是二十世纪80年代末发展起来的一种新技术。太赫兹波独特的频率范围(位于微波频段和光频段之间)覆盖了多数大分子物质的分子振动和转动光谱，因此多数大分子物质在太赫兹频段无论其吸收谱、反射谱还是发射谱都具有明显的指纹谱特性，这一点是微波所不具备的。太赫兹脉冲光源与传统光源相比具有很多独特的性质，如：瞬态性、低能性等，这些特点决定了太赫兹技术在工业应用领域、医学领域、通信领域以及生物等领域中有相当重要的应用前景。因此太赫兹技术以及太赫兹器件的研究逐渐成为世界范围内广泛研究的热点。

吸收器作为太赫兹应用技术中不可或缺的器件，加大吸收器的研究力度将有利于太赫兹技术的发展。而现存吸收器中普遍存在结构复杂，吸收效率低以及尺寸较大，不易于集成等缺点。针对以上缺点，本实用新型设计了一种具有双频吸收、结构简单，尺寸较小易于集成等优点的双频太赫兹波吸收器。

发明内容

本实用新型提供一种基于石墨烯的双频太赫兹吸收器，技术方案如下：

基于石墨烯的双频太赫兹吸收器包括基底金属层、介质层、石墨烯层、金属圆环层；基底金属层位于最下层，基底金属层的上层是介质层，介质层的上层是石墨烯层，石墨烯层的上层是金属圆环层且石墨烯层的几何中心既是吸收器的中心也是金属圆环层的圆心。

所述的基底金属层材料为金，边长为2μm，厚度为0.2μm；所述的介质层的材料为二氧化硅，边长2μm，厚为4.25μm；所述的石墨烯层的长为2μm，宽为 1.2μm；所述的金属圆环层的材料为金，厚度为0.05μm，外圆半径为0.5μm，内圆半径为0.4μm。

本实用新型具有双频吸收、结构简单，尺寸较小易于集成等优点。

附图说明

图1是基于石墨烯的双频太赫兹吸收器三维结构示意图；

图2是基于石墨烯的双频太赫兹吸收器主示意图；

图3是基于石墨烯的双频太赫兹吸收器性能曲线图；

图4是基于石墨烯的双频太赫兹吸收器在5.25THz频率点的能量分布图；

图5是基于石墨烯的双频太赫兹吸收器在6.8THz频率点的能量分布图。

具体实施方式

如图1～图2所示，基于石墨烯的双频太赫兹吸收器包括基底金属层1、介质层2、石墨烯层3、金属圆环层4；基底金属层1位于最下层，基底金属层1的上层是介质层2，介质层2的上层是石墨烯层3，石墨烯层3的上层是金属圆环层1且石墨烯层3的几何中心既是吸收器的中心也是金属圆环层的圆心。

所述结构以及经多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics优化后的尺寸如下：基底金属层材料为金，边长为2μm，厚度为0.2μm；介质层的材料为二氧化硅，边长2μm，厚为4.25μm；石墨烯层的长为2μm，宽为1.2μm；金属圆环层的材料为金，厚度为0.05μm，外圆半径为0.5μm，内圆半径为0.4μm。

实施例1

基于石墨烯的双频太赫兹吸收器：

本实施例中，基于超材料太赫兹吸收器的结构和各部件形状如上所述，因此不再赘述。但各部件的具体参数如下：基底金属层的边长为2μm，厚度为0.2μm；介质层的边长2μm，厚为4.25μm；石墨烯层的长为2μm，宽为1.2μm；金属圆环层的厚度为0.05μm，外圆半径为0.5μm，内圆半径为0.4μm。经过COMSOL Multiphysics仿真得到的吸收率曲线图如图3所示。由图可知，当在石墨烯层和基底金属层之间给吸收器供电压时，在5.25THz和6.8THz处，该吸收器对太赫兹的吸收率均在99.5％左右，实现了双频率高效吸收。图4和图5分别为该吸收器在5.25THz和6.8THz处的仿真电场分布图。