紅外波段可調(diào)雙頻/三頻石墨烯超材料吸收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種可調(diào)雙頻/三頻吸收裝置，屬于光電領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外波段(Infrared)是指波長介于微波與可見光之間的電磁波，波長在760納米(nm)至1毫米(mm)之間，比紅光長的非可見光。紅外波具有穿透性強等特點，在通訊、探測、醫(yī)療、軍事等方面有廣泛的用途。
[0003]超材料作為一種新型的人工電磁材料已經(jīng)得到越來越多的關(guān)注，由于其具備常規(guī)材料所不具備的負折射率等特性，在通信系統(tǒng)、電磁隱身等方面有著極其重要的應(yīng)用。
[0004]石墨烯(Graphene)作為一種具有蜂窩狀二維晶體結(jié)構(gòu)半金屬材料，其特殊的特性很快被人們所關(guān)注。研究結(jié)果顯示，單層石墨烯對可見光的吸收率為2.3%，石墨烯層數(shù)對吸收率有明顯的影響。石墨烯優(yōu)越的電特性使得其在透光導(dǎo)體、光伏器件、發(fā)光設(shè)備等方面有十分強大的潛在應(yīng)用。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]實用新型目的:本實用新型的目的時提供一種可調(diào)雙頻/三頻石墨烯超材料吸收器裝置，該裝置具有電調(diào)諧性能，同時具備極化不敏感和大角度吸收的特性。
[0006]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種紅外波段可調(diào)雙頻/三頻石墨烯超材料吸收裝置，包括金屬基板，設(shè)置于金屬基板上的中間層，所述金屬基板和中間層均為正方形，且長寬尺寸相同；所述中間層上設(shè)置有五個圓盤，每個圓盤均由自下而上的石墨烯層、金屬層、聚合物層組成。
[0008]進一步的，所述金屬基板的材質(zhì)為金，中間層的材質(zhì)為氟化鎂，石墨烯層的材質(zhì)為少層石墨稀，金屬層的材質(zhì)為金屬金，聚合物層的材質(zhì)為聚酰亞胺。
[0009]進一步的，所述的五個圓盤包括第一圓盤、第二圓盤、第三圓盤、第四圓盤、第五圓盤，所述第一圓盤位于中間層上的中央，第二圓盤、第三圓盤、第四圓盤、第五圓盤分別設(shè)置于第一圓盤的圓心與中間層的四個角的連線上。
[00?0]進一步的，所述金屬基板和中間層的長寬均為300nm，金屬基板的厚度為lOOnm，中間層的厚度為20nm，石墨稀層的厚度為0.5nm，金屬層和聚合物層的厚度均為10nmo
[0011]進一步的，所述第二圓盤、第三圓盤、第四圓盤、第五圓盤的直徑相同，且小于第一圓盤的直徑。優(yōu)選的，所述第一圓盤的直徑為120nm，第二圓盤、第三圓盤、第四圓盤、第五圓盤的直徑均為80nmo
[0012]進一步的，所述第二圓盤和第四圓盤位于斜向相對的兩個對角，且直徑相同；第三圓盤和第五圓盤位于斜向相對的兩個對角，且直徑相同；且第一圓盤的直徑大于第二圓盤的直徑，第二圓盤的直徑大于第三圓盤。優(yōu)選的，所述第一圓盤的直徑為lOOnm，第二圓盤、第四圓盤的直徑為80nm，第三圓盤和第五圓盤的直徑均為60nmo
[0013]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型有以下優(yōu)勢:
[0014](1)本實用新型具有電調(diào)諧特性，即在該結(jié)構(gòu)上裝置電壓時，吸收頻段會隨電壓變化而改變；
[0015](2)本實用新型中電調(diào)諧可單獨調(diào)諧，也可以實現(xiàn)聯(lián)調(diào)；
[0016](3)本實用新型與現(xiàn)有的單頻、雙頻吸收器相比，頻帶要更加豐富，與現(xiàn)有三頻吸收器相比，由于本實用新型的工作原理是基于兩種諧振產(chǎn)生的吸收特性，因此吸收性能更加穩(wěn)定；
[0017](4)本實用新型具有極化不敏感和大角度吸收的特性，滿足更多應(yīng)用場合；
[0018](5)本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，便于小型化制作。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的吸收器結(jié)構(gòu)單元正視圖；
[0020]圖2是本實用新型的吸收器結(jié)構(gòu)單元側(cè)視圖；
[0021]圖3是本實用新型在不同電壓下雙頻吸收的調(diào)諧特性；
[0022]圖4是在不同角度入射的電磁波的雙頻吸收的仿真結(jié)果；
[0023]圖5是本實用新型在不同電壓下三頻吸收的調(diào)諧特性；
[0024]圖6是在不同角度入射的電磁波的三頻吸收的仿真結(jié)果；
[0025]圖7是在不同極化方式下的雙頻吸收特性。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本實用新型作更進一步的說明。
[0027]如圖1和2所示為本實用新型的紅外波段可調(diào)雙頻/三頻石墨烯超材料吸收裝置，包括金屬基板1，設(shè)置于金屬基板1上的中間層2，金屬基板1和中間層2均為正方形，且長寬尺寸相同；所述中間層2設(shè)置有五個圓盤6，每個圓盤6均由自下而上的石墨烯層3、金屬層4、聚合物層5組成;金屬基板1的材質(zhì)優(yōu)選為金，中間層2的材質(zhì)為氟化鎂，石墨烯層3的材質(zhì)為單層石墨稀，金屬層4的材質(zhì)優(yōu)選為金，聚合物層5的材質(zhì)優(yōu)選為聚酰亞胺。
[0028]五個圓盤6包括第一圓盤61、第二圓盤62、第三圓盤63、第四圓盤64、第五圓盤65，所述第一圓盤61位于中間層2上的中央，第二圓盤62、第三圓盤63、第四圓盤64、第五圓盤65分別設(shè)置于第一圓盤61的圓心與中間層2的四個角的連線上。
[0029]金屬基板1和中間層2的長寬均為300nm，金屬基板1的厚度為lOOnm，中間層2的厚度為20nm，石墨稀層3的厚度為0.5nm，金屬層4和聚合物層5的厚度均為10nmo
[0030]本實用新型通過設(shè)計一種多層堆疊結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)雙頻/三頻紅外波段吸收裝置，通過控制石墨烯層調(diào)控電壓，可以調(diào)節(jié)吸收頻點位置及吸收率大小。如圖3，5所示。
[0031]第二圓盤62、第三圓盤63、第四圓盤64、第五圓盤65的直徑相同，且小于第一圓盤61的直徑。具體的，第一圓盤61的直徑為120nm，第二圓盤62、第三圓盤63、第四圓盤64、第五圓盤65的直徑均為80nm?？蓪崿F(xiàn)雙頻吸收，如圖3所示。
[0032]第二圓盤62和第四圓盤64位于斜向相對的兩個對角，且直徑相同；第三圓盤63和第五圓盤65位于斜向相對的兩個對角，且直徑相同；且第一圓盤61的直徑大于第二圓盤62的直徑，第二圓盤62的直徑大于第三圓盤63。具體的，第一圓盤61的直徑為lOOnm，第二圓盤62、第四圓盤64的直徑為80nm，第三圓盤63和第五圓盤65的直徑均為60nm?？蓪崿F(xiàn)三頻吸收，如圖5所示。
[0033]圖1和圖2中，V1-V5分別是加載在第一圓盤61至