石墨烯基可调控太赫兹超材料吸波器研究
基于石墨烯吸波材料的研究进展
基于石墨烯吸波材料的研究进展石墨烯是一种具有单层碳原子组成的二维结构材料，具有独特的物理性质和广泛的应用前景。
石墨烯在电子学、光学、催化、传感等领域都有着重要的应用。
近年来，人们对石墨烯在吸波材料领域的研究越来越多，取得了一系列的研究进展。
石墨烯在吸波材料领域的应用主要基于它的优异的电磁波吸收性能。
由于其单层结构和高表面积，石墨烯可以吸收广泛的电磁波频段，包括微波、红外和可见光等。
此外，石墨烯还具有高导电性、热稳定性和机械强度等优点。
这些特性使得石墨烯成为一种有潜力的吸波材料。
石墨烯在吸波材料方面的研究主要集中在以下几个方面：首先是石墨烯的制备方法和结构调控。
石墨烯的制备方法有很多种，包括机械剥离、化学气相沉积和化学剥离等。
不同的制备方法会对石墨烯的结构和性能产生影响。
在吸波材料的应用中，石墨烯的结构对其吸波性能有很大的影响。
因此，研究人员通过结构调控来提高石墨烯的吸波性能。
例如，通过调控石墨烯的层数、缺陷和形状等参数，可以增强其吸波性能。
其次是石墨烯复合材料的设计和制备。
石墨烯可以与其他材料复合，形成复合吸波材料。
这些复合材料可以进一步提高石墨烯的吸波性能。
例如，将石墨烯与金属或其他纳米材料复合，可以实现宽频段和多频段的吸波性能。
石墨烯复合材料的制备方法有很多种，包括化学还原、溶胶-凝胶法和热还原等。
这些方法可以调控石墨烯与其他材料之间的相互作用，从而改变复合材料的吸波性能。
第三是石墨烯的吸波机理研究。
石墨烯的吸波性能与其导电性、介电性和磁性等有关。
石墨烯的吸波机理主要有电磁波的电导损耗、介电损耗和磁性损耗三部分构成。
石墨烯的电导损耗和介电损耗主要是由于其高导电性和高介电常数引起的，而石墨烯的磁性损耗主要是由于其磁性质引起的。
研究石墨烯的吸波机理，可以为进一步提高石墨烯的吸波性能提供理论基础。
最后是石墨烯在实际应用中的研究。
石墨烯的吸波材料在电磁波隐身、雷达探测以及太阳能电池等领域都有着广泛的应用。
《基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹可调谐超材料吸收器》范文
《基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹可调谐超材料吸收器》篇一一、引言随着科技的发展，太赫兹波在通信、生物医学和安全检测等领域的应用越来越广泛。
超材料吸收器作为太赫兹波应用的关键技术之一，其性能的优化和调控成为研究的热点。
本文提出了一种基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹可调谐超材料吸收器，旨在通过材料的独特性质实现吸收器的性能优化和可调谐性。
二、石墨烯和二氧化钒的特性1. 石墨烯：石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料，具有优异的电学、热学和力学性能。
在太赫兹波段，石墨烯具有较高的电导率和可调谐的电学性质，使得其成为超材料吸收器的理想材料。
2. 二氧化钒：二氧化钒是一种相变材料，在特定温度下会发生金属-半导体相变。
在太赫兹波段，二氧化钒的电学性质可调，且具有较高的光学透过率，使其成为超材料吸收器中可调谐元件的理想选择。
三、太赫兹可调谐超材料吸收器的设计本文设计的太赫兹可调谐超材料吸收器以石墨烯和二氧化钒为主要材料，通过将二者结合，实现吸收器的可调谐性。
设计过程中，我们采用了周期性排列的金属-介质-金属结构，其中介质层采用石墨烯和二氧化钒的复合材料。
通过调整石墨烯的电导率和二氧化钒的相变温度，实现吸收器的太赫兹波段的可调谐性。
四、吸收器性能的仿真与分析我们采用时域有限差分法对所设计的太赫兹可调谐超材料吸收器进行仿真分析。
仿真结果表明，该吸收器在太赫兹波段具有较高的吸收率和可调谐性。
通过调整石墨烯的电导率和二氧化钒的相变温度，可以实现吸收峰的频率移动和吸收强度的调节。
此外，该吸收器还具有较高的光学透过率和较低的反射率，有利于提高太赫兹波的应用效率。
五、实验验证与性能优化为了验证仿真结果的准确性，我们进行了实验验证。
通过制备基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹可调谐超材料吸收器样品，并对其性能进行测试。
实验结果表明，该吸收器具有良好的可调谐性和较高的吸收率，与仿真结果基本一致。
为了进一步提高吸收器的性能，我们进一步优化了金属-介质-金属结构的尺寸和排列方式，以及石墨烯和二氧化钒的复合比例。
石墨烯太赫兹波动态调制的研究进展
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《2024年基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹可调谐超材料吸收器》范文
《基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹可调谐超材料吸收器》篇一一、引言随着科技的飞速发展，超材料在电磁波谱的各个波段中展现出独特的物理特性和应用潜力。
在太赫兹（THz）波段，超材料吸收器因其高吸收率、高稳定性及良好的可调谐性等优势，被广泛应用于各种传感器、辐射源以及隐身技术等领域。
本文旨在设计并分析一种基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹可调谐超材料吸收器。
二、石墨烯与二氧化钒的基本性质1. 石墨烯：作为一种二维原子晶体，石墨烯具有出色的导电性、热导率和光学透明度等特点。
在太赫兹波段，石墨烯能够表现出丰富的电学性质，因此是设计太赫兹超材料吸收器的理想材料。
2. 二氧化钒：作为一种相变材料，二氧化钒在特定温度下会发生金属-绝缘体相变，从而改变其电学和光学性质。
这种特性使得二氧化钒在太赫兹超材料吸收器的设计中具有可调谐性。
三、设计原理与结构本研究所设计的太赫兹可调谐超材料吸收器采用石墨烯和二氧化钒作为主要材料。
结构上，吸收器由上下两层金属结构、中间的介质层以及覆盖在介质层上的石墨烯和二氧化钒薄膜组成。
通过调节石墨烯和二氧化钒的电学性质，可以实现太赫兹波的吸收和反射的调控。
四、仿真分析与结果通过仿真分析，我们发现该超材料吸收器在太赫兹波段具有较高的吸收率，且吸收峰的位置可以通过调节石墨烯和二氧化钒的电导率进行调谐。
此外，该吸收器还具有良好的温度稳定性，能够在不同温度下保持较高的吸收率。
五、实验验证与讨论为了验证仿真结果的准确性，我们进行了实验验证。
实验结果表明，该太赫兹可调谐超材料吸收器在实验条件下表现出与仿真结果相似的性能。
此外，我们还对实验结果进行了讨论，分析了影响吸收器性能的因素以及可能的改进措施。
六、应用前景与展望基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹可调谐超材料吸收器在许多领域具有广泛的应用前景。
例如，它可以应用于太赫兹传感器、辐射源以及隐身技术等领域。
此外，通过进一步优化设计，该吸收器还可以用于太赫兹通信、能量收集以及生物医学成像等领域。
基于石墨烯超材料的可调谐完美吸收器的研究
基于石墨烯超材料的可调谐完美吸收器的研究基于石墨烯超材料的可调谐完美吸收器的研究引言随着科学技术的不断发展，人类对于光的控制和利用也逐渐深入。
完美吸收器作为近年来兴起的研究热点之一，对于光的吸收和调控具有重要意义。
石墨烯超材料因其优异的光学性能成为控制光吸收的理想材料之一。
本文将介绍基于石墨烯超材料的可调谐完美吸收器的研究进展与应用前景。
1. 理论基础石墨烯是由碳原子构成的二维材料，其单层厚度和光学特性使其成为一个优秀的超材料候选者。
石墨烯的层间距离、带宽、载流子浓度等参数均可以通过外界调控，从而实现对于光吸收的调控。
采用石墨烯制备的超材料可以呈现出多种吸收特性，其中完美吸收是指在一定波长范围内吸收率达到100%。
石墨烯超材料的可调谐完美吸收器是通过调控石墨烯的物理参数，实现对吸收波长、强度和方向的精确控制。
2. 结构设计与制备方法为了实现可调谐完美吸收器，研究人员设计了一系列不同结构的石墨烯超材料。
这些结构包括周期性光栅、金属纳米颗粒阵列和石墨烯层叠结构等。
通过改变这些结构的尺寸、形状和间距，可以调控吸收光的波长。
制备石墨烯超材料的方法包括机械剥离法、化学气相沉积法和电化学沉积法等。
其中，化学气相沉积法可以在大面积上获得高质量的石墨烯超材料。
3. 特性与调控机制石墨烯超材料的特性与调控机制是可调谐完美吸收器的关键。
石墨烯的载流子浓度可以通过施加外电场或通过控制气体环境中的吸附分子浓度来改变，从而实现对吸收的调控。
此外，石墨烯的层间距离也可以通过机械拉伸或压缩来调节，对吸收波长有重要影响。
通过在石墨烯超材料中引入铁磁性材料，还可以实现磁场调控的完美吸收效果。
4. 应用前景可调谐完美吸收器在光通信、光电器件和光伏等领域具有广阔的应用前景。
在光通信方面，可调谐完美吸收器可以实现对不同波长光信号的选择性吸收和传输，从而实现多波长光信号的高效传输。
在光电器件方面，可调谐完美吸收器可以作为光探测器、太阳能电池等光电器件的关键部件，提高器件的效率和性能。
基于石墨烯的双频可调太赫兹吸波器
571 概述太赫兹波（THz波）是位于高频红外波和低频微波之间，且频率为0.1THz到10THz范围内的一种电磁波[1]。
虽然太赫兹波具有许多优异的性质，但是传统的光电子器件在太赫兹频段内因缺乏有效的器件导致无法高效地工作。
太赫兹超材料的出现弥补了太赫兹波段大多数材料较弱的电磁响应，对太赫兹技术的发展有着重要的指导意义。
其中，太赫兹完美吸收器作为太赫兹频段的重要光电子器件，在滤波、传感、热辐射等方面有着非常重要的应用[2]，得到了广泛关注。
早期超材料吸收器为金属-介质-金属的“三明治”结构[3]。
为了实现零反射，使入射的电磁波完全被吸收，这就需要设计吸收器的材料属性和尺寸结构，以便使吸收器的等效阻抗与自由空间的阻抗相匹配[4]。
这些吸收器通常只能工作在某个具体的频率下，若想满足其他频率下共振吸收的要求，就只有改变设计结构的尺寸来调节共振频率，这样会带来很大的不便。
因此，在不改变吸收器自身结构的基础上可通过改变材料的可调性质来改变其电磁特性的动态可调材料吸波器备受关注。
石墨烯，一种紧密包裹在二维蜂窝晶格中的单层碳原子，是近年来的研究热点[5]。
由于石墨烯的表面电导率可以通过静电掺杂或施加偏置电压来轻松调节[6]，可实现THz范围内的可调吸收谱。
石墨烯应用在太赫兹吸收器结构上可以实现共振频率可调、多个频点吸收和增加吸收带宽的要求[7]，但是尚无文献实现多频共振的同时实现不同频点的单独可调，进而实现滤波器的灵活调节。
本文设计了一种电可调材料石墨烯太赫兹吸收器，其由2个半径接近的石墨烯圆盘组成单元结构，使太赫兹石墨烯吸收器分别在共振频率2.7999THz和3.2899THz处实现了99%和85.4%的双频吸收效果，并且通过同时改变2个石墨烯圆盘化学势和单独改变每一个石墨烯圆盘化学势，实现了共振频率同时可调以及各个石墨烯圆盘单独可调的效果，并且在单独可调时也能达到90%以上的吸收。
为实现灵活地调控共振频率，有效地提高了这些器件在太赫兹波段诸如多频带滤波、吸收等应用提供了指导意义。
基于石墨烯超材料的宽频带可调太赫兹吸波体
第19卷 第6期太赫兹科学与电子信息学报Vo1.19，No.62021年12月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Dec.，2021文章编号：2095-4980(2021)06-0973-06基于石墨烯超材料的宽频带可调太赫兹吸波体胡丹1，付麦霞2，朱巧芬3(1.安阳师范学院物理与电气工程学院，河南安阳 455000；2.河南工业大学信息科学与工程学院，河南郑州 450001；3.河北工程大学数理科学与工程学院，河北邯郸 056038)摘 要：基于二维材料石墨烯，设计了一款宽频带可调谐超材料太赫兹吸波体。
该吸波体由三层结构组成，顶层为石墨烯超材料，中间层为二氧化硅，底层为金属薄膜。
仿真结果表明，当石墨烯的费米能级为0.7eV时，该吸波体在1.11~2.61THz频率范围内吸收率超过90%，相对吸收带宽为80.6%。
当石墨烯的费米能级从0eV增大到0.7eV时，该吸波体器件的峰值吸收率可以从20.32%增大到98.56%。
此外，该吸波体器件还具有极化不敏感和广角吸收的特性。
因此，它在太赫兹波段的热成像、热探测、隐身技术等领域具有潜在的应用价值。
关键词：超材料；太赫兹；吸波体；石墨烯中图分类号：TN29文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2021248Tunable broadband terahertz absorber based on graphene metamaterialHU Dan1，FU Maixia2，ZHU Qiaofen3(1.School of Physics and Electrical Engineering，Anyang Normal University，Anyang Henan 455000，China；. All Rights Reserved.2.College of Information Science and Engineering，Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450001，China)3.School of Mathematics and Physics Science and Engineering，Hebei University of Engineering，Handan Hebei 056038，China)Abstract：A tunable broadband terahertz absorber based on graphene metamaterial is proposed and numerically demonstrated. The absorber consists of three layers: the upper is the graphene metamateriallayer, the middle is the SiO2layer, and the bottom is the metallic layer. Simulation results demonstratethat the proposed absorber achieves over 90% absorption in 1.11- 2.61THz with a relative bandwidth of80.6%when Fermi level c=0.7eV. The peak absorption rate of the proposed absorber can be tuned from20.32%to 98.56%by changing the Fermi energy of graphene from 0eV to 0.7eV. Additionally, theproposed absorber is insensitive to polarization and has high absorbance to wide incidence angles. Suchdesign may have some potential applications in thermal imaging, thermal detecting, and stealth technique.Keywords：metamaterial；terahertz；absorber；graphene超材料吸波体具有厚度薄、质量轻、吸收能力强、高度集成等优点，并且可以“量需定制”。
《2024年基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹可调谐超材料吸收器》范文
《基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹可调谐超材料吸收器》篇一一、引言随着科技的飞速发展，太赫兹波（THz）技术在众多领域如通信、医疗、安全检查等中扮演着越来越重要的角色。
而超材料吸收器作为太赫兹波技术的关键组件，其性能的优化与提升一直是科研领域的热点。
近年来，基于石墨烯和二氧化钒（VO2）的可调谐超材料吸收器因其在频率选择、可调谐性等方面的优异性能而备受关注。
本文旨在研究并分析基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹可调谐超材料吸收器的性能与特点。
二、石墨烯与二氧化钒的基本性质1. 石墨烯：石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料，具有优异的电学、热学和力学性能。
在太赫兹波段，石墨烯的电导率可以通过外部电场或化学掺杂进行调控，从而实现对太赫兹波的吸收和透射的调节。
2. 二氧化钒（VO2）：VO2是一种典型的相变材料，在特定温度下会发生金属-绝缘体相变。
在太赫兹波段，VO2的介电常数会随着相变发生显著变化，从而改变其对太赫兹波的吸收特性。
三、太赫兹可调谐超材料吸收器的设计原理基于上述两种材料的独特性质，本文设计的太赫兹可调谐超材料吸收器由石墨烯和VO2构成。
通过调整石墨烯的电导率和VO2的介电常数，实现对太赫兹波的吸收峰的频率和强度的调节。
此外，通过设计特定的超材料结构（如周期性阵列、开口环等），可以进一步增强太赫兹波与吸收器的相互作用，提高吸收效率。
四、实验设计与结果分析1. 实验设计：本文采用微纳加工技术制备了基于石墨烯和VO2的太赫兹可调谐超材料吸收器。
首先，在基底上制备VO2薄膜，然后在其上制备石墨烯薄膜，并设计特定的超材料结构。
通过改变石墨烯的掺杂程度和VO2的相变状态，实现对太赫兹波的吸收特性的调节。
2. 结果分析：实验结果表明，基于石墨烯和VO2的太赫兹可调谐超材料吸收器在太赫兹波段具有优异的吸收性能。
通过调整石墨烯的电导率和VO2的介电常数，可以实现太赫兹吸收峰的频率和强度的连续可调。
此外，该吸收器还具有较高的稳定性和可重复性，适用于多种应用场景。
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石墨烯基可调控太赫兹超材料吸波器研究电磁超材料是一类具备超常电磁特性的周期性单元结构的人工复合材料,通过人为的对单元结构的几何参数的调配,从而达到远超天然材料的电磁功能。
电磁超材料吸波器是电磁超材料的一个子类,因为其良好的吸波性能,在热辐射、成像和传感等领域的存在巨大潜力,受到了大量研究人员的关注。
本文首先介绍了超材料吸波器的历史和现状,并着重关注于可调谐太赫兹超材料吸波器,然后基于具有优良电学性能的石墨烯设计了一种可调谐的双边带超材料吸波器和两种可调谐宽频带超材料吸波器,建立了石墨烯的电导率模型,研究了吸波器的吸波性能,并通过多角度分析了吸波器的物理吸收机制。
主要的研究内容如下:本文通过激发等离子体激元多模谐振的方式,提出了基于方片型石墨烯双频带可调谐太赫兹吸波器。
当石墨烯的化学势能等于0.5 eV时,该吸波器在0.90 THz和3.12 THz处达到高吸收效果。
通过改变外加电压,该吸波器的吸波频率将在0.85THz到1.01 THz和2.84 THz到3.37 THz范围内调谐。
其次,本文提出了基于交叉椭圆镂空型单层石墨烯宽频带可调谐太赫兹超材料吸波器。
当石墨烯的化学势能等于0.5 eV时,该吸波器在1.2 THz到1.8 THz范围内达到高于80%的吸波效果。
此外,高度的旋转对称性使该吸波体具备极化不敏感的特性。
通过调谐外加电压,该吸波器的工作频带在0.92-1.68 THz到1.20-1.96 THz范围内实现动态调节。
最后,提出了三交叉椭圆镂空型石墨烯宽频带可调谐太赫兹吸波器,工作频带进一步拓展到了1.13-1.97 THz。