石墨烯基可调控太赫兹超材料吸波器研究

石墨烯基可调控太赫兹超材料吸波器研究电磁超材料是一类具备超常电磁特性的周期性单元结构的人工复合材料,通过人为的对单元结构的几何参数的调配,从而达到远超天然材料的电磁功能。电磁超材料吸波器是电磁超材料的一个子类,因为其良好的吸波性能,在热辐射、成像和传感等领域的存在巨大潜力,受到了大量研究人员的关注。本文首先介绍了超材料吸波器的历史和现状,并着重关注于可调谐太赫兹超材料吸波器,然后基于具有优良电学性能的石墨烯设计了一种可调谐的双边带超材料吸波器和两种可调谐宽频带超材料吸波器,建立了石墨烯的电导率模型,研究了吸波器的吸波性能,并通过多角度分析了吸波器的物理吸收机制。主要的研究内容如下:本文通过激发等离子体激元多模谐振的方式,提出了基于方片型石墨烯双频带可调谐太赫兹吸波器。当石墨烯的化学势能等于0.5 eV时,该吸波器在0.90 THz和3.12 THz处达到高吸收效果。通过改变外加电压,该吸波器的吸波频率将在0.85THz到1.01 THz和2.84 THz到3.37 THz范围内调谐。其次,本文提出了基于交叉椭圆镂空型单层石墨烯宽频带可调谐太赫兹超材料吸波器。当石墨烯的化学势能等于0.5 eV时,该吸波器在1.2 THz到1.8 THz范围内达到高于80%的吸波效果。此外,高度的旋转对称性使该吸波体具备极化不敏感的特性。通过调谐外加电压,该吸波器的工作频带在0.92-1.68 THz到1.20-1.96 THz范围内实现动态调节。最后,提出了三交叉椭圆镂空型石墨烯宽频带可调谐太赫兹吸波器,工作频带进一步拓展到了1.13-1.97 THz。