[发明专利]一种混合图案化金属-石墨烯超表面的多波带吸收器

权利要求书

1.一种混合图案化金属-石墨烯超表面的多波带吸收器，其特征在于，包括金属反射层、中间介质夹层和混合图案化金属-石墨烯结构；其中，混合图案化金属-石墨烯结构包括若干个超表面图案化金属-石墨烯周期单元；

若干个超表面图案化金属-石墨烯周期单元在中间介质夹层上表面周期性排列，形成共面层，金属反射层紧贴于中间介质夹层下表面；超表面图案化金属-石墨烯周期单元包括一个石墨烯矩形环和其中的金属圆盘；

太赫兹平面波光源垂直照射在混合图案化金属-石墨烯结构上，得到三个吸收峰，实现多波带吸收，通过改变侧端栅电压来调节混合图案化金属-石墨烯结构中石墨烯的费米能级，在侧端栅电压通电情况下，改变石墨烯的电导率大小，进而实现多波带吸收器吸收峰的动态调节；

石墨烯的表面电导率由Kubo公式描述，该公式同时考虑了带间阶跃和带内阶跃：

在太赫兹光谱波段下，高掺杂石墨烯的光学电导率σ_g用类Drude模型近似描述：

其中T、k_B分别为是环境温度、Boltzmann常数；e为电子电荷，i表示虚数，为约化普朗克常数，ω为角频率，E_f为石墨烯的费米能级；为载流子的驰豫时间，其中μ为石墨烯载流子迁移率，ν_F为费米速率。

2.根据权利要求1所述的混合图案化金属-石墨烯超表面的多波带吸收器，其特征在于，所述金属反射层的材料为金，其电导率为6.09×10^6S/m-6.45×10^6S/m，周期单元长度为1.9μm～2.1μm，周期单元宽度为1.9μm～2.1μm，周期单元厚度为0.2μm～0.5μm。

3.根据权利要求1所述的混合图案化金属-石墨烯超表面的多波带吸收器，其特征在于，所述中间介质夹层的材料为二氧化硅，其相对介电常数为3.9～4.5，周期单元长度为1.9μm～2.1μm，周期单元宽度为1.9μm～2.1μm，周期单元厚度为4.2μm～4.6μm。

4.根据权利要求1所述的混合图案化金属-石墨烯超表面的多波带吸收器，其特征在于，混合图案化金属-石墨烯结构中，相邻的超表面图案化金属-石墨烯周期单元之间的间隔距离为0.1μm-0.3μm。

5.根据权利要求1所述的混合图案化金属-石墨烯超表面的多波带吸收器，其特征在于，

所述石墨烯矩形环的外环边长L为1.7μm～1.8μm；所述石墨烯矩形环的内环边长p为0.9μm～1.1μm；位于石墨烯矩形环中心的金属圆盘的半径R均为0.1μm～0.5μm，高度H为0.3μm-0.5μm。

6.根据权利要求1所述的混合图案化金属-石墨烯超表面的多波带吸收器，其特征在于，石墨烯的费米能级为0.5eV～0.8eV。