基于石墨烯超材料的太赫茲吸波體和傳感器研究.pdf

1、太赫茲波具有高透性、低能量性、瞬態(tài)性等特點，在通信領(lǐng)域、成像技術(shù)、安全檢查等很多前沿研究方向都有著巨大的研究價值。很多天然材料不能夠在太赫茲頻段發(fā)生電磁響應(yīng)，這大大地阻礙了太赫茲技術(shù)的發(fā)展。石墨烯和超材料的出現(xiàn)成功解決了這一困境。超材料是天然材料按照亞波長周期排列而成的人工復(fù)合材料，石墨烯是一種具有良好的導(dǎo)電性、零帶隙能帶結(jié)構(gòu)及超高的載流子遷移率等新奇的特點的新型材料，兩者在太赫茲波段都具有特殊的電磁特性。因此，超材料和石墨烯成為了研究

2、太赫茲器件的理想材料。
　　本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論概括如下：
　　1.研究了基于石墨烯的偏振無關(guān)可調(diào)超材料吸波體，該吸波體的結(jié)構(gòu)單元依次由表面金屬圓塊層，石墨烯層，中間介質(zhì)層和金屬基底構(gòu)成。利用石墨烯的電導(dǎo)率動態(tài)可調(diào)特點，使得吸波體的工作頻率實現(xiàn)了調(diào)諧。該超材料吸波體可以實現(xiàn)吸收率在80％以上的帶寬約為6.9THz，半峰全寬為10.1THz，具有超薄的特點和較好的展寬效果。仿真結(jié)果表明該吸波體是偏振無關(guān)的，可以在寬角度范圍

3、工作。為了了解該吸波體的吸波原理，研究了其表面電流和電場z分量分布情況。
　　2.基于石墨烯互補超材料結(jié)構(gòu)研究了可調(diào)諧太赫茲傳感器，其單元結(jié)構(gòu)包括蝕刻掉兩個橢圓槽的石墨烯和石英基底。電磁誘導(dǎo)透明峰對周圍的電介質(zhì)具有敏感性，可用于傳感。為了研究該傳感器的傳感特性，在傳感器上方放置了待測樣品，研究了樣品參數(shù)變化對其傳感特性產(chǎn)生的影響，折射率頻率靈敏度最高能夠達到0.898 THz/RIU，折射率振幅靈敏度最高可以達到5.026%/RI