[发明专利]一种基于VO2

说明书

本发明公开一种基于VO₂及石墨烯混合超材料的多功能器件，涉及光电技术领域，包括若干个单元结构，单元结构包括二氧化钒层、石墨烯层、介电层和金属反射层，所述金属反射层的上端设置有所述介电层，介电层的上端设置有石墨烯层，在石墨烯层设置有一个凹槽，所述凹槽深入至介电层，在所述凹槽底部上端设置有二氧化钒层，所述二氧化钒层与所述石墨烯层之间留置介电层区域；通过调节所述石墨烯层的费米能级进行电磁波偏振转换，以将所述多功能器件在完美吸收器与偏振转换器之间功能转变；可以在高温环境下工作，并且随着温度的升高，吸收器对电磁波的吸收效果不会减弱，反而会得到增强；偏振转换器展示了超薄、宽频带和高效率等优点。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种基于VO₂及石墨烯混合超材料的多功能器件。

背景技术

中红外器件由于其独特的中红外区域特性而受到越来越多的关注，该区域与太赫兹范围有相似之处。目前，完美吸收器和偏振转换器已成为中红外波段的研究热点。宽带吸收器和偏振转换器作为光学器件的两个重要分支，在成像器件、热发射器、传感器、调制器和伪装器件等方面有着重要的应用。

然而，传统的宽带完美吸收器和偏振转换器是通过超平面薄膜堆叠实现的，该超平面薄膜由金属/介电薄膜的交替层组成，其总厚度远大于工作波长。这些庞大的设计显然违反了缩小光子和光学器件的趋势，不利于进一步的科学研究和工业集成。更重要的是，传统的微纳光子器件只能实现单一功能；

例如，Xu和Wu等人报道了使用多层石墨烯带制作的可调谐的超宽带太赫兹吸收器。Guo 等人研究的超宽带红外超表面吸收器。但是，上述这些完美吸收器在很大程度上依赖于复杂的石墨烯结构，这导致器件制造比较困难。同样，使用金属纳米结构来控制电磁波的偏振态，例如金属纳米颗粒，金属纳米槽等。这些提出的结构只能通过改变结构的几何参数来调整，使得结构的应用受到限制，并且需要对光谱响应进行主动控制。

发明内容

本发明针对背景技术的问题提供一种基于VO₂及石墨烯混合超材料的多功能器件，实现完美吸收和偏振转换的功能。

为了实现上述目的，本发明提出一种基于VO₂及石墨烯混合超材料的多功能器件，包括若干个单元结构，所述单元结构包括：二氧化钒层、石墨烯层、介电层和金属反射层，其中，所述金属反射层的上端设置有所述介电层，所述介电层的上端设置有石墨烯层，在所述石墨烯层设置有一个凹槽，所述凹槽深入至介电层，在所述凹槽底部上端设置有二氧化钒层，所述二氧化钒层与所述石墨烯层之间留置介电层区域；

通过调节所述石墨烯层的费米能级进行电磁波偏振转换，以将所述多功能器件在完美吸收器与偏振转换器之间功能转变。

优选地，所述石墨烯层设置有一个凹槽，具体为：在所述石墨烯层的中央位置设置一个矩形凹槽。

优选地，所述凹槽底部上端设置有二氧化钒层，具体为：在所述凹槽底部中心位置的上端设置有圆形二氧化钒层。

优选地，所述若干个单元结构周期性排列。

优选地，所述若干个单元结构周期性排列，具体为：若干个单元结构的边长相等。