一種基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于石墨烯的太赫茲調(diào)諧器件。
【背景技術(shù)】
[0002]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(gè)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(fèi)米能級可以通過外加電場進(jìn)行調(diào)節(jié)，費(fèi)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了解決現(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。
[0004]本發(fā)明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)。
[0005]本發(fā)明的有益效果:
[0006]本發(fā)明的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)是由石墨烯構(gòu)成的，石墨烯的費(fèi)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(fèi)米能就不可變。構(gòu)成材料的費(fèi)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(shí)驗(yàn)，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)多頻率調(diào)諧，而且每個(gè)頻率的調(diào)諧效率都接近于100%。
【附圖說明】
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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(fèi)米能級時(shí)其對太赫茲波的調(diào)諧頻率譜圖，其中I為費(fèi)米能為0.2eV，2為費(fèi)米能為0.3eV，3為費(fèi)米能為0.4eV，4為費(fèi)米能為0.5eVo
【具體實(shí)施方式】
[0011]【具體實(shí)施方式】一:如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)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)。
[0012]本實(shí)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。
[0013]本實(shí)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(fèi)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(fèi)米能就不可變。構(gòu)成材料的費(fèi)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(shí)驗(yàn)，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)多頻率調(diào)諧，而且每個(gè)頻率的調(diào)諧效率都接近于100%。
[0014]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)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(shí)施方式】一相同。
[0015]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)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(shí)施方式】一或二相同。
[0016]本實(shí)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。
[0017]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)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(shí)施方式】一至三之一相同。
[0018]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)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(shí)施方式】一至四之一相同。
[0019]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)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