提出一種基于金屬-石墨烯多層結(jié)構(gòu)并可在太赫茲區(qū)域?qū)崿F(xiàn)從雙頻、多頻到寬頻的完美超材料吸收器.該超材料吸收器由含金電極的2種不同半徑的石墨烯圓盤組成,并且每個(gè)石墨烯圓盤中的費(fèi)米能級(jí)可通過加在金電極和金基底上的門電壓獨(dú)立控制,從而可實(shí)現(xiàn)其共振吸收頻率的獨(dú)立或同步調(diào)控,這樣在不改變吸收器幾何尺寸的情況下,可得到雙頻、多頻和寬頻吸收的動(dòng)態(tài)調(diào)控.此外,由于結(jié)構(gòu)的幾何對(duì)稱性,吸收器對(duì)入射光偏振不敏感,適合較大的入射傾角.結(jié)構(gòu)簡單和可調(diào)控性使單層石墨烯吸收器在傳感、探測、隱身等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用價(jià)值.

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【部分圖文】：

圖1 吸收器示意圖

設(shè)計(jì)的吸收器如圖1所示．正方形的元胞，周期P=7.2μm．在一個(gè)正方形元胞中，有5個(gè)石墨烯圓盤且1個(gè)大圓盤和4個(gè)小圓盤構(gòu)成C4對(duì)稱形狀．中間大石墨烯圓盤半徑為R，對(duì)角線處4個(gè)大小相等的小石墨烯圓盤半徑為r．吸收器與前面文獻(xiàn)[31]提到的最大的區(qū)別在于，每個(gè)石墨烯片上都添加了一個(gè)小....

圖2 金電極半徑變化時(shí)的吸收率

圖2為石墨烯圓盤吸收率隨其頂部金電極半徑的變化關(guān)系．可以看出，隨著金電極半徑的增大，共振峰出現(xiàn)輕微的藍(lán)移，吸收率逐漸減弱．考慮到小型化和高吸收率的要求，取金電極的半徑為d=0.2μm.2.2動(dòng)態(tài)和獨(dú)立可調(diào)諧的雙頻吸收器和物理原理

圖3 石墨烯圓盤和周期陣列的吸收光譜

為了解釋金電極的作用，不同諧振頻率下的磁場強(qiáng)度分布如圖6所示．可以看出，有金電極時(shí)的磁場強(qiáng)度要強(qiáng)于沒有金電極時(shí)的磁場強(qiáng)度．強(qiáng)的磁場強(qiáng)度來源于金電極和基底層金膜的強(qiáng)耦合作用，該作用將誘導(dǎo)出反向電流，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中的磁偶極共振．因此，金電極與基底金層引起的磁共振和石墨烯層中的等離子體....

圖5 有無金電極的吸收率對(duì)比圖

圖4石墨烯圓盤上的電場分布圖圖7為石墨烯圓盤的幾何參數(shù)對(duì)吸收曲線的影響．可以看出，當(dāng)固定4個(gè)小石墨烯盤的半徑時(shí)，隨著大石墨烯盤的半徑的增大，吸收峰向低頻移動(dòng)．當(dāng)固定大石墨烯圓盤的半徑時(shí)，情況正好相反．值得注意的是，隨著幾何尺寸的變化，吸收器的吸收峰強(qiáng)度均可以保持在95%以上．

本文編號(hào)：4018273