[发明专利]基于石墨烯的电控太赫兹衰减片、制备方法及使用方法

摘要

本发明公开了一种基于石墨烯的电控太赫兹衰减片、制备方法及使用方法，该衰减片包括基底，基底上逐层铺设有至少两层石墨烯层，每两层相邻的石墨烯层之间铺有一层介质层，所述介质层将该两层石墨烯层分隔开。本发明为多层结构，可通过石墨烯的不同层数改变器件衰减度的调控范围，理论上实现了极高的衰减程度。通过电压对衰减片的衰减度进行调控，可控制衰减度参数，使得衰减片产品的应用精确度更高，更加灵活。

主权项

一种基于石墨烯的电控太赫兹衰减片，其特征在于，包括基底，基底上逐层铺设有至少两层石墨烯层，每两层相邻的石墨烯层之间铺有一层介质层，所述介质层将该两层石墨烯层分隔开；位于每两个相邻的石墨烯层之间的介质层、偶数层石墨烯层上共同相连的一个电极以及奇数层的石墨烯共同相连的一个电极，两个电极上加载电压；所述衰减片的消光度的计算公式如下：X=1-|t·tsa·hsub(ω,dsub)hair(ω,dsub)·11-r·rsahsub2(ω,dsub)|2;]]>式中，介质与空气界面的透射系数tsa＝2nsub/(nsub+nair)，介质与空气界面的反射系数rsa＝(nsub‑nair)/(nsub+nair)，hsub(ω,dsub)＝exp(‑iωdsubnsub/c)为折射率为nsub、厚度为dsub的基底中的太赫兹波传输因子，hair(ω,dsub)＝exp(‑iωdsubnair/c)为折射率为nair、厚度为dsub的空气中的太赫兹波传输因子；ω是角频率，c是光速；t和r分别是衰减片的透射、反射系数，分别由以下式子确定：t＝4n1n3/{[(Y1+Y2)n3+(Y1‑Y2)(n2+Z0σ)](n1+n3+Z0σ)exp(ik3d)‑[(Y3+Y4)n3+(Y3‑Y4)(n2+Z0σ)](n3‑n1‑Z0σ)exp(‑ik3d)}；Y1Y2Y3Y4=(1+Z0σ2n3)exp(ik3d)Z0σ2n3exp(-ik3d)-Z0σ2n3exp(ik3d)(1-Z0σ2n3)exp(-ik3d)N-2;]]>r＝1‑t；式中，i代表虚部符号，N≥2是衰减片中石墨烯层的层数；n1和n2分别是N层石墨烯两边的介质折射率；Z0是真空阻抗，n3和d是石墨烯之间间隔介质层的折射率和厚度，k3＝ωn3/c是其中的波矢；σ是每个单层石墨烯的太赫兹薄层电导，由下式计算得到：σ(ω)=(vFe2/h)π|Nc|π(Γ+ω2/Γ);]]>|Nc|＝7.5×1010·|Vg‑VCNP|cm‑2V‑1；式中，ω是角频率，vF是石墨烯中载流子的费米速度；e和h分别是元电荷、普朗克常数；Γ和Nc分别是石墨烯中的载流子散射率和载流子浓度；Vg是实际加的电压，VCNP是指达到石墨烯样品电中性点的电压，Vg‑VCNP为所加栅压。