[发明专利]一种可调的石墨烯太赫兹频率选择器

说明书

本发明公开了一种可调的石墨烯太赫兹频率选择器，包括由下向上依次层叠的截面为正方形的金层和二氧化硅层；所述二氧化硅层的表面设有石墨烯谐振结构，所述的石墨烯谐振结构包括多层层叠的方形环，方形环的每条边沿中部分别设有垂直向外的方形块。本发明对太赫兹波具有非常优越的吸收性能，可以实现对吸收峰和吸收频率的调控。

技术领域

本发明涉及微波吸收器技术领域，具体为一种可调的石墨烯太赫兹频率选择器。

背景技术

太赫兹（THz）波是位于微波和远红外线之间的电磁波，是宽带光的一种。近年来，随着超快激光技术的发展，使得太赫兹脉冲的产生有了稳定、可靠的激发光源，从此使得人们能够研究太赫兹。太赫兹波在社会高速发展的今天其优势极为显著，因此吸引了广泛的研究关注。超材料电磁吸波器，是一类能够有效吸收电磁波，并使其为后续过程所利用的元件，通过设计超材料电磁吸波器表面阵列单元结构，可达到对电磁波的精确操控。超材料电磁吸波器精密的微米级结构，使吸收器的尺寸更小，更易于集成，性能更加优越，这让它比传统吸收设备拥有更强的竞争力，其巨大的应用潜力使其受到全世界研究人员的关注。但超材料电磁吸波器通常都面临着有限的带宽或者复杂的设计和制造过程等缺陷，而且吸收频带带宽不足，吸收性能差，不利于实际的应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可调的石墨烯太赫兹频率选择器。本发明对太赫兹波具有非常优越的吸收性能，可以实现对吸收峰和吸收频率的调控。

本发明的技术方案：一种可调的石墨烯太赫兹频率选择器，包括由下向上依次层叠的截面为正方形的金层和二氧化硅层；所述二氧化硅层的表面设有石墨烯谐振结构，所述的石墨烯谐振结构包括多层层叠的方形环，方形环的每条边沿中部分别设有垂直向外的方形块；所述二氧化硅层的厚度为10μm，宽度2μm，介电常数为3.9，损耗正切角为0.0006；所述金层的厚度为0.1μm，宽度2μm；所述方形环的厚度为0.3nm，方形环的外边长为1.8μm，内边长为1.2μm，宽度为0.3μm；所述方形块的宽度为0.3μm。

上述的可调的石墨烯太赫兹频率选择器，所述方形环的内边沿中部分别设有波浪形的拓扑边界。

前述的可调的石墨烯太赫兹频率选择器，所述方形环的内的四角处分别设有透射孔点阵，每个角处的透射孔点阵呈正三角矩阵状；四个所述的透射孔点阵之间构成阵列栅。

与现有技术相比，本发明的石墨烯太赫兹频率选择器包括由下向上依次层叠的截面为正方形的金层和二氧化硅层，二氧化硅层上设置有石墨烯谐振结构，该石墨烯谐振结构包括多层层叠的方形环，方形环的每条边沿中部分别设有垂直向外的方形块，与其他石墨烯吸波器相比，本发明的表面石墨烯谐振结构为一个整体，更有利于通过外加电压实现统一控制，而且其中金层的厚度要远大于电磁波在金表面的趋肤深度，电磁波透过率为零，以此来将透射的部分有效的消除，而且由于传统典型的超材料吸收器多是由金属层-介质层-金属层组成，有工作频率固定的局限性，本发明可以可以在不改变结构的条件下动态调节吸收性能和工作频段。本发明可以对3.0THz的太赫兹达到99%的吸收，实现了完美吸收的效果，而且本发明可以改变石墨烯的介电常数，从而让间接影响石墨烯的吸收峰，实现对太赫兹范围内的吸收器可调。此外，方形环的内边沿中部分别设有波浪形的拓扑边界；方形环的四角处分别设有透射孔点阵，每个角处的透射孔点阵呈正三角矩阵状；四个所述的透射孔点阵之间构成阵列栅。通过上述结用使得基于太赫兹波的同相和反相的两个偏振态相互叠加得到自旋态，能诱使金层的结构中可以产生拓扑相变，从而得到具有更优的鲁棒性

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是吸收率和频率之间的关系图；

图4是石墨烯谐振结构的费米能级调整所带来的太赫兹吸收率变化图；

图5是实施例2中的石墨烯谐振结构的结构示意图。

附图标记