[发明专利]一种基于石墨烯的宽带可调太赫兹吸波器

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯的宽带可调太赫兹吸波器，包括由上到下依次设置的顶层、第一介质层、中间层、第二介质层及底层基板；顶层和中间层均为石墨烯层；其中，入射波在顶层与中间层达到谐振时的吸收峰交叉重叠；顶层的化学势大小通过顶层与底层基板之间的偏置电压V_g进行调控，中间层的化学势大小通过中间层与底层基板之间的偏置电压V_s进行调控；本发明通过通过设置顶层和中间层，且均为石墨烯层，实现了良好的阻抗匹配；使入射波在顶层和中间层达到谐振时的吸收峰交叉重叠，实现有效拓宽其工作带宽；分别采用偏置电压动态调控石墨烯层的化学势，实现了吸波器吸波幅度的动态调节效果；本发明结构简单，尺寸小，具有完美的吸收效果，灵活性好。

技术领域

本发明属于电磁波吸波设备技术领域，特别涉及一种基于石墨烯的宽带可调太赫兹吸波器。

背景技术

随着吸波器在隐形技术、无线安全和太赫兹通信等领域的广泛应用，对于吸波器的带宽、尺寸以及灵活性提出了更高的要求；而超材料吸波器是一种亚波长的吸波结构，它具有高吸收率、厚度薄以及电磁特性可设计等诸多优点，超材料吸波器提升了太赫兹功能器件的灵敏度。但由于超材料吸波器本身的谐振机理，大多数的吸波器结构带宽较窄，且一旦加工完成，其性能也固定不变，无法满足多个场景下的灵活吸波的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于石墨烯的宽带可调太赫兹吸波器，以解决现有的超材料吸波器带宽较窄，且固定不变，无法满足多个场景下的灵活吸波需求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种基于石墨烯的宽带可调太赫兹吸波器，包括由上到下依次设置的顶层、第一介质层、中间层、第二介质层及底层基板；顶层和中间层均为石墨烯层；其中，入射波在顶层与中间层达到谐振时的吸收峰交叉重叠；顶层的化学势大小通过顶层与底层基板之间的偏置电压V_g进行调控，中间层的化学势大小通过中间层与底层基板之间的偏置电压V_s进行调控。

进一步的，顶层与底层基板之间设置有第一导电接触件，中间层与底层基板之间设置有第二导电接触件；第一导电接触件及第二导电接触件分别用于施加栅极电压。

进一步的，石墨烯层的厚度为1nm，温度T＝298-300K，弛豫时间τ＝0.1-1.0ps。

进一步的，第一介质层及第二介质层均为二氧化硅材料，二氧化硅材料的相对介电常数ε_r＝3-5。

进一步的，底层基板为金构成的底层基板；其中，金构成的底层基板的厚度大于入射波长的趋肤深度，金构成的底层基板的电导率σ_gold＝(4.52×10⁷-4.561×10⁷)S/m。

进一步的，顶层和中间层均为长方形贴片结构，顶层的面积小于中间层的面积；底层基板为长方形金属背板；第一介质层和第二介质层均为长方体板结构，且第一介质板的高度小于第二介质板的高度。

进一步的，顶层的尺寸特征为：长×宽×厚＝1.1μm×0.45μm×0.001μm；第一介质层的尺寸特征为：长×宽×高＝2μm×0.8μm×0.83μm；中间层的尺寸特征为：长×宽×厚＝1.6μm×0.8μm×0.001μm；第二介质层的尺寸特征为：长×宽×高＝2μm×0.8μm×4μm；底层基板的尺寸特征为：长×宽×厚＝2μm×0.8×0.3μm。

进一步的，顶层的化学势为0-1ev，中间层的化学势为0-1ev。

进一步的，顶层与中间层的化学势均为1ev。

进一步的，顶层与中间层的化学势均为0ev。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：