[發明專利]一種基于鋁-石墨烯的幅度可調電磁誘導透明諧振器及其制備方法

在審

• 申請號: 201811267356.6
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109301427A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 舒昌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱學院
• 主分類號: H01P7/08
• 分類號: H01P7/08;H01P11/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種基于鋁?石墨烯的幅度可調電磁誘導透明諧振器及其制備方法，本發明涉及電磁誘導領域。本發明要解決現有以金屬實現電磁誘導透明結構如需調整透明窗時，則需要改變器件尺寸，導致難于加工的技術問題。該諧振器為周期結構，每個單元的金屬諧振單元分布在硅襯底上，每個金屬諧振單元包括一個U型金屬帶和兩條條形帶，U型金屬帶位于兩條條形帶之間，并且條形帶平行于U型金屬帶的縱向邊，同時硅層和石墨烯依次覆蓋在金屬諧振單元上。本發明設計了一種基于鋁?石墨烯的幅度可調電磁誘導透明諧振器，該設計易于加工，降低了金屬?石墨烯混合超材料可調諧電磁誘導結構的實現難度。本發明用于制備幅度可調電磁誘導透明諧振器。

技術領域

本發明涉及電磁誘導領域。

背景技術

以金屬實現電磁誘導透明(EIT)的結構如需調整透明窗(頻率、寬度等)則需要改變器件尺寸，而這有時是難于實現的；以石墨烯作為諧振單元構成的明-暗模式諧振器，則可以通過改變石墨烯電勢能的方法實現透明窗口的頻率移動(在傳輸譜上表現為透明窗口頻率變大或變小)，但對于動態調整透明峰幅度則無能為力，即不能實現透明峰的幅度動態可調；此外以石墨烯作為諧振單元的方法往往需要較高的石墨烯質量，對石墨烯加工技術、石墨烯純度和石墨烯高電子遷移率有較高的要求，這些目前均制約著基于石墨烯的電磁誘導透明的實際應用。

以金屬-石墨烯混合超材料方法實現可調諧電磁誘導透明技術得到研究人員關注，但目前的技術是在石墨烯上直接微加工一定形狀的金屬，或者在金屬諧振單元上覆蓋上一層石墨烯實現可調諧電磁誘導透明，這些設計對石墨烯加工技術提出了嚴峻的挑戰，很難保證最終成品中石墨烯的完整性和平整性，從而導致性能難易實現。

發明內容

本發明要解決現有以金屬實現電磁誘導透明結構如需調整透明窗時，則需要改變器件尺寸，導致難于加工的技術問題，而提供一種基于鋁-石墨烯的幅度可調電磁誘導透明諧振器及其制備方法。

一種基于鋁-石墨烯的幅度可調電磁誘導透明諧振器，該諧振器為周期結構，每個單元的金屬諧振單元分布在硅襯底上，每個金屬諧振單元包括一個U型金屬帶和兩條條形帶，U型金屬帶位于兩條條形帶之間，并且條形帶平行于U型金屬帶的縱向邊，同時硅層和石墨烯依次覆蓋在金屬諧振單元上。

所述一種基于鋁-石墨烯的幅度可調電磁誘導透明諧振器的制備方法，具體按以下步驟進行：

一、采用微加工技術在硅襯底上加工U型金屬帶和條形帶；

二、采用化學氣相沉積法在U型金屬帶和條形帶上覆蓋硅層；

三、采用化學氣相沉積法制備石墨烯，然后采用濕法轉移技術將石墨烯覆蓋在硅層表面上；

四、將石墨烯表面和硅襯底各引出電極，完成所述基于鋁-石墨烯的幅度可調電磁誘導透明諧振器的制備方法。

本發明的有益效果是：

電磁誘導透明(EIT)現象在太赫茲調制、慢光器件中具有重要應用，相對于目前的以石墨烯為基礎實現明-暗模式電磁誘導透明結構和已有的以金屬-石墨烯混合超材料實現可調諧電磁誘導現象的結構相比，本發明設計了一種基于鋁-石墨烯的幅度可調電磁誘導透明諧振器，該設計易于加工，降低了金屬-石墨烯混合超材料可調諧電磁誘導結構的實現難度。通過調整石墨烯電勢能改變以鋁結構為諧振單元的損耗，實現了電磁誘導透明窗的透明峰幅度可調。另外本設計是將石墨烯通過濕法轉移技術轉移到硅層上，和現有的金屬-石墨烯超材料結構相比，易于加工，容易保證石墨烯的平整性，確保成品性能和仿真性能一致。

當石墨烯電勢能增加過程中，透明峰頻率幾乎不變而幅度變小，由0.1eV時透明峰幅度為0.803，降至1.5eV時透明峰幅度為0.512，調制深度為36.2％((0.803-0.512)/0.803)；

當石墨烯電勢能增加過程中，群延時減小，透明峰頻率為2.89THz處的群延時由0.1eV時的0.5ps降為1.5eV時的0.08ps；