一種基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件。本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件。本發(fā)明專利技術(shù)是為解決現(xiàn)有的太赫茲超材料調(diào)諧器存在調(diào)諧頻率單一、調(diào)諧深度較小的問題。一種基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件由襯底、絕緣介質(zhì)層和開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層組成，所述襯底水平設(shè)置在最下層，所述絕緣介質(zhì)層平行設(shè)置在襯底的上表面上，所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層平行設(shè)置在絕緣介質(zhì)層的上表面的中間位置。本發(fā)明專利技術(shù)用于太赫茲通訊領(lǐng)域。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件。
技術(shù)介紹
近年來，人工電磁材料(Metamaterials)在太赫茲功能器件方面取得了突破性進(jìn)展，但是人工電磁材料的器件由于材料的局限性一個器件只能對單一頻率的太赫茲波進(jìn)行調(diào)制且調(diào)制深度較小。石墨烯作為優(yōu)良的導(dǎo)體材料其費米能級可以通過外加電場進(jìn)行調(diào)節(jié)，費米能的不同導(dǎo)致了介電常數(shù)發(fā)生變化，這使得人工電磁材料器件對多頻段的太赫茲進(jìn)行調(diào)制成為可能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)是為了解決現(xiàn)有的太赫茲超材料調(diào)諧器存在調(diào)諧頻率單一、調(diào)諧深度較小的問題，而提供一種基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件。本專利技術(shù)的一種基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件由襯底、絕緣介質(zhì)層和開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層組成，所述襯底水平設(shè)置在最下層，所述絕緣介質(zhì)層平行設(shè)置在襯底的上表面上，所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層平行設(shè)置在絕緣介質(zhì)層的上表面的中間位置；所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層的上表面和下表面形狀相同，所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層的厚度為0.34 μπι，所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層的上表面由上邊、中柱、下邊、第一開口邊、第二開口邊、第三開口邊、第四開口邊、第一凸起、第二凸起、第三凸起和第四凸起組成；所述中柱垂直設(shè)置在上邊和下邊的中間位置；所述第二開口邊垂直且向上設(shè)置在下邊的左端；所述第四開口邊垂直且向上設(shè)置在下邊的右端；所述第一開口邊垂直設(shè)置在上邊的下面，且與第二開口邊相對稱；所述第三開口邊垂直設(shè)置在上邊的下面，且與第四開口邊相對稱；所述第一凸起設(shè)置在第一開口邊的下端部外側(cè)，第二凸起設(shè)置在第二開口邊的上端部外側(cè)，第三凸起設(shè)置在第三開口邊的下端部外側(cè)，第四凸起設(shè)置在第四開口邊的上端部外側(cè)。本專利技術(shù)的有益效果:本專利技術(shù)的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)是由石墨烯構(gòu)成的，石墨烯的費米能可以通過外加電壓來控制；而傳統(tǒng)的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)是金屬構(gòu)成，選定材料后其費米能就不可變。構(gòu)成材料的費米能可變就意味著可以有不同的調(diào)諧頻率。與現(xiàn)有調(diào)諧器相比，它能對不同頻率的太赫茲波進(jìn)行調(diào)制且調(diào)制深度優(yōu)于現(xiàn)有的調(diào)諧器。經(jīng)仿真實驗，本專利技術(shù)能實現(xiàn)多頻率調(diào)諧，而且每個頻率的調(diào)諧效率都接近于100%。【附圖說明】圖1為一種基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為一種基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層的上表面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件在開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層不同的費米能級時其對太赫茲波的調(diào)諧頻率譜圖，其中I為費米能為0.2eV，2為費米能為0.3eV，3為費米能為0.4eV，4為費米能為0.5eVo【具體實施方式】【具體實施方式】一:如圖1、圖2和圖3所示，本實施方式的一種基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件由襯底1、絕緣介質(zhì)層2和開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層3組成，所述襯底I水平設(shè)置在最下層，所述絕緣介質(zhì)層2平行設(shè)置在襯底I的上表面上，所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層3平行設(shè)置在絕緣介質(zhì)層2的上表面的中間位置；所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層3的上表面和下表面形狀相同，所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層3的厚度為0.34 μ m，所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層3的上表面由上邊4、中柱5、下邊6、第一開口邊7、第二開口邊8、第三開口邊9、第四開口邊10、第一凸起11、第二凸起12、第三凸起13和第四凸起14組成；所述中柱5垂直設(shè)置在上邊4和下邊6的中間位置；所述第二開口邊8垂直且向上設(shè)置在下邊6的左端；所述第四開口邊10垂直且向上設(shè)置在下邊6的右端；所述第一開口邊7垂直設(shè)置在上邊4的下面，且與第二開口邊8相對稱；所述第三開口邊9垂直設(shè)置在上邊4的下面，且與第四開口邊10相對稱；所述第一凸起11設(shè)置在第一開口邊7的下端部外側(cè)，第二凸起12設(shè)置在第二開口邊8的上端部外側(cè)，第三凸起13設(shè)置在第三開口邊9的下端部外側(cè)，第四凸起14設(shè)置在第四開口邊10的上端部外側(cè)。本實施方式的一種基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件表面電流為LC環(huán)路電流。本實施方式的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)是由石墨烯構(gòu)成的，石墨烯的費米能可以通過外加電壓來控制；而傳統(tǒng)的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)是金屬構(gòu)成，選定材料后其費米能就不可變。構(gòu)成材料的費米能可變就意味著可以有不同的調(diào)諧頻率。與現(xiàn)有調(diào)諧器相比，它能對不同頻率的太赫茲波進(jìn)行調(diào)制且調(diào)制深度優(yōu)于現(xiàn)有的調(diào)諧器。經(jīng)仿真實驗，本專利技術(shù)能實現(xiàn)多頻率調(diào)諧，而且每個頻率的調(diào)諧效率都接近于100%。【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:所述襯底I為厚度為500 μ m的正方形高阻硅板，其邊長為50 μ m ;所述正方形高阻硅板的電阻率大于10000，介電常數(shù)為11.9。其它步驟與參數(shù)與【具體實施方式】一相同。【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:所述絕緣介質(zhì)層2是厚度為3 μπι的正方形二氧化硅板，其邊長為50 μπι;所述正方形二氧化硅板的介電常數(shù)為2.88。其它步驟與參數(shù)與【具體實施方式】一或二相同。本實施方式中所述正方形二氧化硅板的損耗角正切tan(S) =0.05，其中δ為絕緣介質(zhì)2的損耗角。【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:所述上邊4的長度為50 μ m，寬度為4 μ m。其它步驟與參數(shù)與【具體實施方式】一至三之一相同。【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:所述中柱5的長度為36 μ m，寬度為4 μπι。其它步驟與參數(shù)與【具體實施方式】一至四之一相同。【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:所述下邊6的長度為36 μ m，寬度為4 μ mo其它步驟當(dāng)前第1頁1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件，其特征在于基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件由襯底(1)、絕緣介質(zhì)層(2)和開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層(3)組成，所述襯底(1)水平設(shè)置在最下層，所述絕緣介質(zhì)層(2)平行設(shè)置在襯底(1)的上表面上，所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層(3)平行設(shè)置在絕緣介質(zhì)層(2)的上表面的中間位置；所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層(3)的上表面和下表面形狀相同，所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層(3)的厚度為0.34μm，所述開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯層(3)的上表面由上邊(4)、中柱(5)、下邊(6)、第一開口邊(7)、第二開口邊(8)、第三開口邊(9)、第四開口邊(10)、第一凸起(11)、第二凸起(12)、第三凸起(13)和第四凸起(14)組成；所述中柱(5)垂直設(shè)置在上邊(4)和下邊(6)的中間位置；所述第二開口邊(8)垂直且向上設(shè)置在下邊(6)的左端；所述第四開口邊(10)垂直且向上設(shè)置在下邊(6)的右端；所述第一開口邊(7)垂直設(shè)置在上邊(4)的下面，且與第二開口邊(8)相對稱；所述第三開口邊(9)垂直設(shè)置在上邊(4)的下面，且與第四開口邊(10)相對稱；所述第一凸起(11)設(shè)置在第一開口邊(7)的下端部外側(cè)，第二凸起(12)設(shè)置在第二開口邊(8)的上端部外側(cè)，第三凸起(13)設(shè)置在第三開口邊(9)的下端部外側(cè)，第四凸起(14)設(shè)置在第四開口邊(10)的上端部外側(cè)。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳豐民，張景云，張昊，姬廣舉，李珊，劉佳寶，張凌睿，林博倫，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：黑龍江;23
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