[發明專利]一種太赫茲寬帶吸收體

在審

• 申請號: 201811222370.4
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109361065A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 李韶杰;殷瑞玲
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14;H01Q17/00;G02B5/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

一種太赫茲寬帶吸收體，本發明基于石墨烯的基礎上構建超材料太赫茲波寬帶吸收體，通過時域有限差分法對太赫茲波寬帶吸收體進行理論分析和模擬仿真，構建的太赫茲波寬帶吸收體單元結構為：石墨烯—聚合物—金屬Au的三層結構。當石墨烯費米能級為0.5eV時，該超材料吸收體在0.75～2.0THz的超寬頻率范圍內太赫茲波的吸收率穩定在0.9，本發明吸收率高且對應的頻域較寬，符合設計初衷。

技術領域

本發明涉及太赫茲技術領域，特別涉及一種太赫茲寬帶吸收體。

背景技術

太赫茲輻射技術和超材料理論隨著時間的發展不斷成熟、完善，基于此的各類新型超材料結構的太赫茲波功能器件發展前景廣闊，是現今科研關注的重點和熱點。其中基于電磁超材料的太赫茲吸收體由于其獨特的性能，使其在微型測輻射熱儀、頻譜成像、隱身技術、太赫茲成像、通信傳感、生物醫學等領域內可以發揮更好的效果，研究前景廣闊。在大多數應用中，往往需要的是太赫茲寬帶吸收體來制備傳感器、調制器、微測熱福射計和寬帶抗反射膜等寬帶太赫茲功能器件。

本發明在石墨烯的基礎上構建超材料太赫茲波寬帶吸收體。利用這種結構的吸收體制備的傳感器具有高靈敏度和高分辨率的特性，有廣闊的應用前景和研究意義。

發明內容

為了克服以上技術問題，本發明提供一種太赫茲寬帶吸收體，實現在較寬頻率范圍內達到高吸收的目的。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種太赫茲寬帶吸收體，包括由上至下設置表層的石墨烯1，中間的介質層2，以及底層的金屬3。

所述的石墨烯1為單層結構，邊長為35μm，正方形表層。

所述的介質層2為聚合物，厚度為30μm，邊長為38μm，正方形表層。

所述的金屬3為金Au，厚度為200nm，邊長為38μm，正方形表層。

所述的石墨烯1的費米能級為0.5eV。

本發明的有益效果：

所述的石墨烯1費米能級為0.5eV時，該超材料吸收體在0.75～2.0THz的超寬頻率范圍內太赫茲波的吸收率穩定在0.9。吸收率高且對應的頻域較寬，符合設計初衷，應用前景廣闊。

附圖說明

圖1為本發明的單元結構圖。

圖2為本發明改變石墨烯費米能級時超材料吸收體吸收率隨頻率的變化規律。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

當超材料吸收體的阻抗與自由空間的阻抗相等，實現完美匹配時，入射到超材料寬帶吸收體上的太赫茲波幾乎不發生反射，而全部進入超材料吸收體內部。在吸收體內部發生表面等離子共振和F-P諧振，損耗部分電磁波。入射到金屬上的太赫茲波發生反射，又與透射波干涉相消。從而達到了吸收的效果。

超材料可以通過調整超材料的結構和結構尺寸，改變復介電常數和復磁導率的虛部值，實現吸收體與自由空間的完美匹配，提高吸收體的吸收率。

石墨烯在太赫茲(THz)波范圍內帶隙為0，能損耗更多的太赫茲波，且具有寬帶特性，因此選用石墨烯來制備超材料太赫茲波寬帶吸收。

太赫茲波無法穿透金屬，太赫茲波會在金屬層表面發生反射，因此選用金屬作為吸收體的底層。

通過調控石墨烯費米能級的位置，實現對石墨烯的介電常數和折射率的調控。