一种太赫兹宽带吸收装置的制作方法

本实用新型涉及太赫兹技术领域，特别涉及一种太赫兹宽带吸收装置。

背景技术：

太赫兹辐射技术和超材料理论随着时间的发展不断成熟、完善，基于此的各类新型超材料结构的太赫兹波功能器件发展前景广阔，是现今科研关注的重点和热点。其中基于电磁超材料的太赫兹吸收体由于其独特的性能，使其在微型测辐射热仪、频谱成像、隐身技术、太赫兹成像、通信传感、生物医学等领域内可以发挥更好的效果，研究前景广阔。在大多数应用中，往往需要的是太赫兹宽带吸收体来制备传感器、调制器、微测热福射计和宽带抗反射膜等宽带太赫兹功能器件。

本实用新型在石墨烯的基础上构建超材料太赫兹波宽带吸收体。利用这种结构的吸收体制备的传感器具有高灵敏度和高分辨率的特性，有广阔的应用前景和研究意义。

技术实现要素：

为了克服以上技术问题，本实用新型提供一种太赫兹宽带吸收装置，实现在较宽频率范围内达到高吸收的目的。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种太赫兹宽带吸收装置，包括由上至下设置表层的石墨烯1，中间的介质层2，以及底层的金属3。

所述的石墨烯1为单层结构，边长为35μm，正方形表层。

所述的介质层2为聚合物，厚度为30μm，边长为38μm，正方形表层。

所述的金属3为金au，厚度为200nm，边长为38μm，正方形表层。

所述的石墨烯1的费米能级为0.5ev。

本实用新型的有益效果：

所述的石墨烯1费米能级为0.5ev时，该超材料吸收体在0.75～2.0thz的超宽频率范围内太赫兹波的吸收率稳定在0.9。吸收率高且对应的频域较宽，符合设计初衷，应用前景广阔。

附图说明

图1为本实用新型的单元结构图。

图2为本实用新型改变石墨烯费米能级时超材料吸收体吸收率随频率的变化规律。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

当超材料吸收体的阻抗与自由空间的阻抗相等，实现完美匹配时，入射到超材料宽带吸收体上的太赫兹波几乎不发生反射，而全部进入超材料吸收体内部。在吸收体内部发生表面等离子共振和f-p谐振，损耗部分电磁波。入射到金属上的太赫兹波发生反射，又与透射波干涉相消。从而达到了吸收的效果。

超材料可以通过调整超材料的结构和结构尺寸，改变复介电常数和复磁导率的虚部值，实现吸收体与自由空间的完美匹配，提高吸收体的吸收率。

石墨烯在太赫兹(thz)波范围内带隙为0，能损耗更多的太赫兹波，且具有宽带特性，因此选用石墨烯来制备超材料太赫兹波宽带吸收。

太赫兹波无法穿透金属，太赫兹波会在金属层表面发生反射，因此选用金属作为吸收体的底层。

通过调控石墨烯费米能级的位置，实现对石墨烯的介电常数和折射率的调控。

图2可以明显看出，当石墨烯的费米能级为0.3ev时，对应的吸收谱有两个明显的吸收峰。当频率约为0.75thz和1.75thz时，对应的吸收率a≈1.0。在0.75～1.75thz波段范围内有较高的吸收率，但中间存在明显波谷，吸收率为0.8左右。当石墨烯的费米能级为0.5ev时，在频谱范围为0.75～2.0thz范围内，吸收率较为平稳，在0.9左右。当石墨烯的费米能级为0.6ev时，在频谱范围为0.75～2.2thz范围内，吸收率较为平稳，但相较0.5ev，吸收率较低。综上所述，当石墨烯费米能级为0.5ev时，吸收率高且对应的频域较宽，符合设计初衷。

当石墨烯费米能级为0.5ev时，该超材料吸收体在0.75～2.0thz的超宽频率范围内太赫兹波的吸收率稳定在0.9左右。

可以通过调整施加在其上的电压来调整石墨烯的费米能级。

可以通过调整超材料的结构和结构尺寸，改变复介电常数和复磁导率的虚部值，实现吸收体与自由空间的完美匹配，提高吸收体的吸收率。

能够将入射到其上的电磁波全部吸收，而几乎没有能量的反射和透射；

在太赫兹范围内，石墨烯的带隙为0，且具有宽带特性。