[发明专利]渐变结构介质加载石墨烯超宽带高效广角太赫兹吸波器

说明书

本发明公开了一种渐变结构介质加载石墨烯超宽带高效广角太赫兹吸波器，属于吸波器技术领域，目的在于提供一种渐变结构介质加载石墨烯超宽带高效广角太赫兹吸波器，解决现有太赫兹吸波器吸收频带少、吸波率差、吸收带宽窄、结构复杂、存在边缘效应的问题。其包括由下至上依次设置的金属衬底层、介质绝缘层、单层石墨烯层、介质结构层，所述介质结构层包括若干半椭球形单元，所述半椭球形单元的腔长沿半椭球形单元长度方向逐渐增大再减小。本发明适用于太赫兹吸波器。

技术领域

本发明属于吸波器技术领域，具体涉及一种渐变结构介质加载石墨烯超宽带高效广角太赫兹吸波器。

背景技术

太赫兹波是指频率范围大概在0.1THz-10THz的电磁辐射，其对应的波长范围大概为 0.03mm-3mm介于无线电波和光波之间。由于高效率的太赫兹源和探测器等太赫兹器件的开发进展缓慢，因此太赫兹技术发展速度相较其他行业稍显缓慢。但是太赫兹波可以携带大量丰富的信息，且安全性高、定向性好，在许多军事、民用领域都具有着良好的前景。太赫兹吸波器是太赫兹区域的关键器件之一，在太赫兹成像、热探测器、通信等领域有着广泛的应用。

新型介质加载石墨烯太赫兹吸波器可广泛地应用于光子探测、太阳能电池、完美透镜及隐身衣等方面。近年来，各种不同结构的太赫兹吸波器，包括电环谐振器、图形化石墨烯吸波器，以及超材料吸波器等都得到了广泛研究。然而，这些吸波器大多工作在单波段、双波段或多波段，吸收带宽有限。相比于传统的吸收器结构，新型介质加载石墨烯太赫兹吸波器结构简单、吸收率高、频带宽、易于设计。

石墨烯是一种新型的二维材料，由于其独特的性能而得到了广泛的研究。石墨烯具有超宽吸收光谱、超快的光响应速度和可调谐电导率，是光电探测器和光调制器等光电器件的理想材料。但单层石墨烯的光吸收效率较弱，严重限制了其在实际光电器件中的应用。通常在设计石墨烯的光学器件时，是将石墨烯水平设置在光波导的中间或表面，以加强石墨烯与光的相互作用来得到更高效的光学器件。新型太赫兹吸波器采用的是基于几何梯度连续变化的介质结构加载单层石墨烯，介质加载单层石墨烯结构提供了多个相对频率间隔较大的离散石墨烯等离子体共振；另外，由于介质结构的宽度是连续梯度变化的，对于每一个离散共振，都存在一组连续等离子体共振。基于这一机理，新型太赫兹吸波器可实现超宽频带且高吸收率吸收。这对太赫兹技术发展有着重要的意义。

目前，太赫兹频段吸波器主要是基于图案化石墨烯、金属加载石墨烯结构及其他多层结构，这些结构不仅结构复杂，其吸收相对带宽非常有限，通常小于100％。对于图案化石墨烯结构来说，还存在着边缘效应，因此打算采用介质加载单层石墨烯结构来提高吸收率及吸收带宽。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种渐变结构介质加载石墨烯超宽带高效广角太赫兹吸波器，解决现有太赫兹吸波器吸收频带少、吸波率差、吸收带宽窄、结构复杂、存在边缘效应的问题。

本发明采用的技术方案如下：

渐变结构介质加载石墨烯超宽带高效广角太赫兹吸波器，包括由下至上依次设置的金属衬底层、介质绝缘层、单层石墨烯层、介质结构层，所述介质结构层包括若干半椭球形单元，所述半椭球形单元的腔长沿半椭球形单元长度方向逐渐增大再减小。

进一步地，所述单层石墨烯层加载有门电压。

进一步地，所述金属衬底层的材质为金。

进一步地，所述介质绝缘层的材质为聚二甲基硅氧烷。

进一步地，所述介质结构层的材质为硅。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：