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河海大學理學院Zhipeng Ding等--基于多方環石墨烯超表面的超寬帶可調諧太赫茲吸收器
       近年來,薄、輕、寬、高吸收和可調性已成為電磁吸收器的五大重要因素。本文提出了一種新型單層石墨烯超表面吸收器(GMSA),它完美地實現了上述所有元素。GMSA采用了一個簡單的多方環結構的石墨烯層。仿真結果表明,法布里-珀羅共振(FPR)和石墨烯基表面等離子體共振(GSPR)可以在太赫茲(THz)頻率范圍內產生3.04 THz的寬帶吸收。由于其對稱結構,所提出的GMSA是完全偏振不敏感的,并且它對TE和TM極化波都具有廣角斜入射特性,允許它在0°到45°的入射角范圍內實現至少90%的寬帶吸收。此外,石墨烯的化學勢可以改變有效吸收帶寬,這可以很容易地通過施加外部電壓來調節。GMSA具有結構靈活直接、極化不敏感、廣角入射、寬帶、高吸收等特點,在太赫茲探測、成像和物體隱身等方面具有廣闊的應用前景。
 
圖1. 所提出的具有外加外部電壓的GMSA的示意圖和晶胞的俯視圖。
 
圖2. GMSA的制造工藝。
 
圖3. 模擬法向TE-偏振入射波下(a)GMSA的透射、反射、吸收光譜和(b)計算的歸一化等效表面阻抗。
 
圖4. 在法向TE極化入射波下,不同頻率下GMSA的表面電場和表面電流分布。(a-d)石墨烯層表面電場分布(Ex矢量方向)。(e-h)石墨烯層表面電流分布。(i-1)金屬層表面電流分布。
 
圖5. 不同(a) TOPAS厚度ts和(b) GSRs個數 N的吸收光譜(c)不同 N時GMSA的電場分布。(d)不同GSRs間隙距離w的吸收光譜。(e)不同w時GMSA的電場分布。
 
圖6. (a) 施加的外部電壓與化學勢的關系。(b) GMSA在0.0eV-1.0eV的不同化學勢下的吸收光譜。
 
圖7. (a)不同方位角的吸收特性。(b) TE偏振的不同入射角。(c) TM偏振的不同入射角。

      相關研究成果由河海大學理學院Zhipeng Ding等人于2023年發表在Materials Science in Semiconductor Processing (https://doi.org/10.1016/j.mssp.2023.107557 )上。原文:Ultra-broadband tunable terahertz absorber based on graphene metasurface with multi-square rings。

轉自《石墨烯研究》公眾號
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