[实用新型]一种基于石墨烯的太赫兹调谐器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于石墨烯的太赫兹调谐器件。

背景技术

近年来，人工电磁材料(Metamaterials)在太赫兹功能器件方面取得了突破性进展，但是人工电磁材料的器件由于材料的局限性一个器件只能对单一频率的太赫兹波进行调制且调制深度较小。石墨烯作为优良的导体材料其费米能级可以通过外加电场进行调节，费米能的不同导致了介电常数发生变化，这使得人工电磁材料器件对多频段的太赫兹进行调制成为可能。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有的太赫兹超材料调谐器存在调谐频率单一、调谐深度较小的问题，而提供一种基于石墨烯的太赫兹调谐器件。

本实用新型的一种基于石墨烯的太赫兹调谐器件由衬底、绝缘介质层和开口谐振环结构石墨烯层组成，所述衬底水平设置在最下层，所述绝缘介质层平行设置在衬底的上表面上，所述开口谐振环结构石墨烯层平行设置在绝缘介质层的上表面的中间位置；所述开口谐振环结构石墨烯层的上表面和下表面形状相同，所述开口谐振环结构石墨烯层的厚度为0.34μm，所述开口谐振环结构石墨烯层的上表面由上边、中柱、下边、第一开口边、第二开口边、第三开口边、第四开口边、第一凸起、第二凸起、第三凸起和第四凸起组成；所述中柱垂直设置在上边和下边的中间位置；所述第二开口边垂直且向上设置在下边的左端；所述第四开口边垂直且向上设置在下边的右端；所述第一开口边垂直设置在上边的下面，且与第二开口边相对称；所述第三开口边垂直设置在上边的下面，且与第四开口边相对称；所述第一凸起设置在第一开口边的下端部外侧，第二凸起设置在第二开口边的上端部外侧，第三凸起设置在第三开口边的下端部外侧，第四凸起设置在第四开口边的上端部外侧。

本实用新型的有益效果：

本实用新型谐振环结构是由石墨烯构成的，石墨烯的费米能可以通过外加电压来控制；而传统的谐振环结构是金属构成，选定材料后其费米能就不可变。构成材料的费米能可变就意味着可以有不同的调谐频率。与现有调谐器相比，它能对不同频率的太赫兹波进行调制且调制深度优于现有的调谐器。经仿真实验，本发明能实现多频率调谐，而且每个频率的调谐效率都接近于100％。

附图说明

图1为一种基于石墨烯的太赫兹调谐器件的结构示意图；

图2为一种基于石墨烯的太赫兹调谐器件的立体结构示意图；

图3为所述开口谐振环结构石墨烯层的上表面的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1、图2和图3所示，本实施方式的一种基于石墨烯的太赫兹调谐器件由衬底1、绝缘介质层2和开口谐振环结构石墨烯层3组成，所述衬底1水平设置在最下层，所述绝缘介质层2平行设置在衬底1的上表面上，所述开口谐振环结构石墨烯层3平行设置在绝缘介质层2的上表面的中间位置；所述开口谐振环结构石墨烯层3的上表面和下表面形状相同，所述开口谐振环结构石墨烯层3的厚度为0.34μm，所述开口谐振环结构石墨烯层3的上表面由上边4、中柱5、下边6、第一开口边7、第二开口边8、第三开口边9、第四开口边10、第一凸起11、第二凸起12、第三凸起13和第四凸起14组成；所述中柱5垂直设置在上边4和下边6的中间位置；所述第二开口边8垂直且向上设置在下边6的左端；所述第四开口边10垂直且向上设置在下边6的右端；所述第一开口边7垂直设置在上边4的下面，且与第二开口边8相对称；所述第三开口边9垂直设置在上边4的下面，且与第四开口边10相对称；所述第一凸起11设置在第一开口边7的下端部外侧，第二凸起12设置在第二开口边8的上端部外侧，第三凸起13设置在第三开口边9的下端部外侧，第四凸起14设置在第四开口边10的上端部外侧。

本实施方式的谐振环结构是由石墨烯构成的，石墨烯的费米能可以通过外加电压来控制；而传统的谐振环结构是金属构成，选定材料后其费米能就不可变。构成材料的费米能可变就意味着可以有不同的调谐频率。与现有调谐器相比，它能对不同频率的太赫兹波进行调制且调制深度优于现有的调谐器。经仿真实验，本发明能实现多频率调谐，而且每个频率的调谐效率都接近于100％。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述衬底1为厚度为500μm的正方形高阻硅板，其边长为50μm；所述正方形高阻硅板的电阻率大于10000，介电常数为11.9。其它步骤与参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述绝缘介质层2是厚度为3μm的正方形二氧化硅板，其边长为50μm；所述正方形二氧化硅板的介电常数为2.88。其它步骤与参数与具体实施方式一或二相同。