一种石墨烯可调吸收器的制作方法

本实用新型涉及吸收器，尤其涉及一种石墨烯可调吸收器。

背景技术：

近年来，作为连接电磁波谱上发展已相当成熟的毫米波和红外光之间的太赫兹波无疑是一个崭新的研究领域，其在各方面都潜藏着巨大的价值。太赫兹波频率0.1～10THz，相应波长为0.03mm～3mm。长期以来，由于缺乏有效的太赫兹波产生和检测方法，与传统的微波技术和光学技术相比较，人们对该波段电磁辐射性质的了解甚少，以至于该波段成为了电磁波谱中的太赫兹空隙。随着太赫兹辐射源和探测技术的突破，太赫兹独特的优越特性被发现并在材料科学、气体探测、生物和医学检测、通信等方面展示出巨大的应用前景。可以说太赫兹技术科学不仅是科学技术发展中的重要基础问题，又是新一代信息产业以及基础科学发展的重大需求。太赫兹系统主要由辐射源、探测器件和各种功能器件组成。其中，吸收器就扮演着重要角色。

当前国内外研究的太赫兹波吸收器主要是通过设计不同的几何参数结构来实现可调功能，这样就限制了吸收器的灵活应用功能，而且成本较高。所以设计一种能灵活调节太赫兹波吸收峰的吸收器是非常必要的。针对以上缺点，本新型提出了一种偏置电压来调节吸收峰频率的吸收器，其结构紧凑新颖、吸收率高、控制原理简单。

技术实现要素：

本实用新型提供一种石墨烯可调吸收器，技术方案如下：

石墨烯可调吸收器包括下层石墨烯，介质层、中层石墨烯、交叉柱、上层石墨烯；下层石墨烯的上层是介质层，介质层的上层是中层石墨烯，中层石墨烯的上层是交叉柱，交叉柱的上层是上层石墨烯。

基于上述方案，可进一步采用如下优选方式：

所述的下层石墨烯的长度为60μm～64μm，宽度为60μm～64μm，厚度为0.34nm～0.35nm。所述的介质层材料为硅，长度为60μm～ 64μm，宽度为60μm～64μm，高度为30μm～32μm。所述的中层石墨烯长度和宽度都为60μm～64μm，厚度为0.34nm～0.35nm，减去的中间部分几何形状大小与交叉柱相同。所述的交叉柱材料为硅，交叉柱由两个几何形状完全相同的长方形垂直相交而成，长方形的长度为 56μm～60μm，宽度为15μm～17μm，高度为35μm～37μm。所述的上层石墨烯1完全覆盖在交叉柱上，厚度为0.34nm～0.35nm。通过加偏置电压调节石墨烯层的费米能级，实现太赫兹波吸收峰的调谐。本发明具有结构紧凑新颖、吸收率高、控制原理简单等优点。

附图说明

图1是石墨烯可调吸收器的三维结构图；

图2是石墨烯可调吸收器的中层石墨烯俯视图；

图3是石墨烯可调吸收器在最初谐振频率0.4THz电场分布图；

图4是石墨烯可调吸收器的性能曲线图。

具体实施方式

如图1所示，石墨烯可调吸收器包括下层石墨烯5，介质层4、中层石墨烯3、交叉柱2、上层石墨烯1；下层石墨烯5的上层是介质层4，介质层4的上层是中层石墨烯3，中层石墨烯3的上层是交叉柱2，交叉柱2的上层是上层石墨烯1。

所述的下层石墨烯5长度为60μm～64μm，宽度为60μm～64μm，厚度为0.34nm～0.35nm。所述的介质层4材料为硅，长度为60μm～ 64μm，宽度为60μm～64μm，高度为30μm～32μm。所述的中层石墨烯3长度和宽度都为60μm～64μm，厚度为0.34nm～0.35nm，减去的中间部分几何形状大小与交叉柱2相同。所述的交叉柱2材料为硅，交叉柱2由两个几何形状完全相同的长方形垂直相交而成，长方形的长度为56μm～60μm，宽度为15μm～17μm，高度为35μm～37μm。所述的上层石墨烯1完全覆盖在交叉柱2上，厚度为0.34nm～0.35nm。

实施例1

石墨烯可调吸收器：

本实施例中，石墨烯可调吸收器的结构和各部件形状如上所述，因此不再赘述，但各部件的具体参数如下：下层石墨烯的长度为64μm，宽度为64μm，厚度为0.35nm。介质层材料为硅，长度为64μm，宽度为64μm，高度为32μm。中层石墨烯度为64μm，宽度为64μm，厚度为0.35nm。交叉柱材料为硅，交叉柱由两个几何形状完全相同的长方形垂直相交而成，长方形的长度为60μm，宽度为17μm，高度为37μm。上层石墨烯完全覆盖在交叉柱上，厚度为0.35nm。石墨烯可调吸收器的各项性能指标采用COMSOL Multiphysics软件进行测试，图4为石墨烯可调吸收器的性能曲线图，可以看到，当石墨烯费米能级在0.3eV时，吸收器的吸收峰位于频率为0.4THz处，吸收率为0.998；当费米能级达到0.6eV、0.9eV时，吸收器的吸收峰分别位于频率点0.5THz、0.6THz处，相应的吸收率为0.998、0.999，实现吸收频率点可调功能。