[实用新型]基于二硫化钼的宽带可调太赫兹吸波器

说明书

本实用新型提出基于二硫化钼的宽带可调太赫兹吸波器，所述吸波器从顶部至底部依次设有二硫化钼阵列层、中间介质层、金属层；所述二硫化钼阵列层以按规则图形周期性排列的多个二硫化钼单元组成，在高载流子浓度下呈现二硫化钼的类金属性质，具备对特定频段的入射太赫兹波的高吸收率；本实用新型用二维材料替代传统金属超表面的吸波器设计，实现了对太赫兹波的宽带可调吸收，结构简单、调制功能优异、吸收带宽极宽、对入射角度和偏振不敏感。

技术领域

本实用新型涉及太赫兹频段吸波领域，尤其是基于二硫化钼的宽带可调太赫兹吸波器。

背景技术

太赫兹（THz）波是频段约在0.1~10 THz之间的电磁波。随着新兴太赫兹科学与技术的不断发展，已经延伸出包括宽带通信、雷达探测、医学成像、无损检测、安全检查等方面在内的新应用。由于太赫兹频段包含更为丰富的频率信息，可以用于探测到更小的目标，因此开发专用于吸收太赫兹波的吸波器就显得尤为重要。

二硫化钼是一种常见于天然辉钼矿中的过渡金属二硫化物，通过简单的机械剥离等方式，从块状的二硫化钼晶体中可以提取出单层的二硫化钼二维结构，它具有及其独特的二维材料性质，包括非零的天然带隙、圆偏振光选择性和谷霍尔效应等。由于单层二硫化钼具有的优越光电特性，使其被广泛地运用于电磁波吸收的研究中。

传统的太赫兹吸波器通常是利用金属超表面的图案化结构，与底部的金属层相耦合，实现对入射太赫兹波的电磁场局域，从而增强对太赫兹波的吸收。然而，一旦在设计时规定了结构参数，太赫兹吸波器的吸波性能便已经确定了，且一般无法达到宽带吸收。本实用新型是基于静电掺杂来调控单层二硫化钼的载流子浓度及电导率，并在结构顶层贴覆图案化的二硫化钼超表面，完成该太赫兹吸波器的加工，最终能够实现对入射太赫兹波的宽带吸收。应用基于二硫化钼的宽带可调太赫兹吸波器，在雷达通讯、近场成像、传感检测等方面具有潜在的应用价值。

发明内容

本实用新型提出基于二硫化钼的宽带可调太赫兹吸波器的吸收性能调节方法，用二维材料替代传统金属超表面的吸波器设计，实现了对太赫兹波的宽带可调吸收，结构简单、调制功能优异、吸收带宽极宽、对入射角度和偏振不敏感。

本实用新型采用以下技术方案。

基于二硫化钼的宽带可调太赫兹吸波器，所述吸波器从顶部至底部依次设有二硫化钼阵列层（1）、中间介质层（2）、金属层（3）；所述二硫化钼阵列层以按规则图形周期性排列的多个二硫化钼单元组成，在高载流子浓度下呈现二硫化钼的类金属性质，具备对特定频段的入射太赫兹波的高吸收率。

所述多个二硫化钼单元行列式地贴覆于中间介质层上，排列的周期为p_x= p_y = 60μm，所述二硫化钼单元包括圆环图案的二硫化钼子单元和位于圆环图案中部的十字叉图案的二硫化钼子单元，所述圆环图案的二硫化钼子单元、十字叉图案的二硫化钼子单元位于同一平面内，通过几何中心对齐。

所述圆环图案的外径为r₁ = 20 μm，内径为r₂ = 16 μm；所述十字叉图案的长边为c₁ = 30 μm，短边为c₂ = 2 μm。

二硫化钼阵列层为单层二硫化钼结构，其高度为单层二硫化钼结构的厚度，约为0.65 nm。

所述中间介质层为TOPAS材料的环烯烃类共聚物，其介电常数为2.35，高度为h =26 μm。

所述金属层为金元素，其电导率为5.9×10⁷ S/m，厚度为0.2 μm，所述金属层符合衬底的趋肤深度要求，可阻止太赫兹波透过。