基于金属-石墨烯多层结构的可调谐无偏振完美吸收器

发布时间：2024-12-21 02:47

　　 提出一种基于金属-石墨烯多层结构并可在太赫兹区域实现从双频、多频到宽频的完美超材料吸收器.该超材料吸收器由含金电极的2种不同半径的石墨烯圆盘组成,并且每个石墨烯圆盘中的费米能级可通过加在金电极和金基底上的门电压独立控制,从而可实现其共振吸收频率的独立或同步调控,这样在不改变吸收器几何尺寸的情况下,可得到双频、多频和宽频吸收的动态调控.此外,由于结构的几何对称性,吸收器对入射光偏振不敏感,适合较大的入射倾角.结构简单和可调控性使单层石墨烯吸收器在传感、探测、隐身等领域有着潜在的应用价值.

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【部分图文】：

图1 吸收器示意图

设计的吸收器如图1所示．正方形的元胞，周期P=7.2μm．在一个正方形元胞中，有5个石墨烯圆盘且1个大圆盘和4个小圆盘构成C4对称形状．中间大石墨烯圆盘半径为R，对角线处4个大小相等的小石墨烯圆盘半径为r．吸收器与前面文献[31]提到的最大的区别在于，每个石墨烯片上都添加了一个小....

图2 金电极半径变化时的吸收率

图2为石墨烯圆盘吸收率随其顶部金电极半径的变化关系．可以看出，随着金电极半径的增大，共振峰出现轻微的蓝移，吸收率逐渐减弱．考虑到小型化和高吸收率的要求，取金电极的半径为d=0.2μm.2.2动态和独立可调谐的双频吸收器和物理原理

图3 石墨烯圆盘和周期阵列的吸收光谱

为了解释金电极的作用，不同谐振频率下的磁场强度分布如图6所示．可以看出，有金电极时的磁场强度要强于没有金电极时的磁场强度．强的磁场强度来源于金电极和基底层金膜的强耦合作用，该作用将诱导出反向电流，从而导致结构中的磁偶极共振．因此，金电极与基底金层引起的磁共振和石墨烯层中的等离子体....

图5 有无金电极的吸收率对比图

图4石墨烯圆盘上的电场分布图图7为石墨烯圆盘的几何参数对吸收曲线的影响．可以看出，当固定4个小石墨烯盘的半径时，随着大石墨烯盘的半径的增大，吸收峰向低频移动．当固定大石墨烯圆盘的半径时，情况正好相反．值得注意的是，随着几何尺寸的变化，吸收器的吸收峰强度均可以保持在95%以上．

本文编号：4018273