本实用新型专利技术公开了一种红外波段可调双频/三频石墨烯超材料吸收装置，包括金属基板，设置于金属基板上的中间层，所述金属基板和中间层均为正方形，且长宽尺寸相同；所述中间层设置上有五个圆盘，每个圆盘的材料设置相同，自下而上均由石墨烯层、金属层、聚合物层组成。该装置具有电调谐性能，同时具备极化不敏感和大角度吸收的特性。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种可调双频/三频吸收装置，属于光电领域。
技术介绍
红外波段(Infrared)是指波长介于微波与可见光之间的电磁波，波长在760纳米(nm)至1毫米(mm)之间，比红光长的非可见光。红外波具有穿透性强等特点，在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途。超材料作为一种新型的人工电磁材料已经得到越来越多的关注，由于其具备常规材料所不具备的负折射率等特性，在通信系统、电磁隐身等方面有着极其重要的应用。石墨烯(Graphene)作为一种具有蜂窝状二维晶体结构半金属材料，其特殊的特性很快被人们所关注。研究结果显示，单层石墨烯对可见光的吸收率为2.3％，石墨烯层数对吸收率有明显的影响。石墨烯优越的电特性使得其在透光导体、光伏器件、发光设备等方面有十分强大的潜在应用。
技术实现思路
技术目的：本技术的目的时提供一种可调双频/三频石墨烯超材料吸收器装置，该装置具有电调谐性能，同时具备极化不敏感和大角度吸收的特性。技术方案：为实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种红外波段可调双频/三频石墨烯超材料吸收装置，包括金属基板，设置于金属基板上的中间层，所述金属基板和中间层均为正方形，且长宽尺寸相同；所述中间层上设置有五个圆盘，每个圆盘均由自下而上的石墨烯层、金属层、聚合物层组成。进一步的，所述金属基板的材质为金，中间层的材质为氟化镁，石墨烯层的材质为少层石墨烯，金属层的材质为金属金，聚合物层的材质为聚酰亚胺。进一步的，所述的五个圆盘包括第一圆盘、第二圆盘、第三圆盘、第四圆盘、第五圆盘，所述第一圆盘位于中间层上的中央，第二圆盘、第三圆盘、第四圆盘、第五圆盘分别设置于第一圆盘的圆心与中间层的四个角的连线上。进一步的，所述金属基板和中间层的长宽均为300nm，金属基板的厚度为100nm，中间层的厚度为20nm，石墨烯层的厚度为0.5nm，金属层和聚合物层的厚度均为10nm。进一步的，所述第二圆盘、第三圆盘、第四圆盘、第五圆盘的直径相同，且小于第一圆盘的直径。优选的，所述第一圆盘的直径为120nm，第二圆盘、第三圆盘、第四圆盘、第五圆盘的直径均为80nm。进一步的，所述第二圆盘和第四圆盘位于斜向相对的两个对角，且直径相同；第三圆盘和第五圆盘位于斜向相对的两个对角，且直径相同；且第一圆盘的直径大于第二圆盘的直径，第二圆盘的直径大于第三圆盘。优选的，所述第一圆盘的直径为100nm，第二圆盘、第四圆盘的直径为80nm，第三圆盘和第五圆盘的直径均为60nm。有益效果：与现有技术相比，本技术有以下优势：(1)本技术具有电调谐特性，即在该结构上装置电压时，吸收频段会随电压变化而改变；(2)本技术中电调谐可单独调谐，也可以实现联调；(3)本技术与现有的单频、双频吸收器相比，频带要更加丰富，与现有三频吸收器相比，由于本技术的工作原理是基于两种谐振产生的吸收特性，因此吸收性能更加稳定；(4)本技术具有极化不敏感和大角度吸收的特性，满足更多应用场合；(5)本技术结构简单，尺寸小，便于小型化制作。附图说明图1是本技术的吸收器结构单元正视图；图2是本技术的吸收器结构单元侧视图；图3是本技术在不同电压下双频吸收的调谐特性；图4是在不同角度入射的电磁波的双频吸收的仿真结果；图5是本技术在不同电压下三频吸收的调谐特性；图6是在不同角度入射的电磁波的三频吸收的仿真结果；图7是在不同极化方式下的双频吸收特性。具体实施方式下面结合附图对本技术作更进一步的说明。如图1和2所示为本技术的红外波段可调双频/三频石墨烯超材料吸收装置，包括金属基板1，设置于金属基板1上的中间层2，金属基板1和中间层2均为正方形，且长宽尺寸相同；所述中间层2设置有五个圆盘6，每个圆盘6均由自下而上的石墨烯层3、金属层4、聚合物层5组成；金属基板1的材质优选为金，中间层2的材质为氟化镁，石墨烯层3的材质为单层石墨烯，金属层4的材质优选为金，聚合物层5的材质优选为聚酰亚胺。五个圆盘6包括第一圆盘61、第二圆盘62、第三圆盘63、第四圆盘64、第五圆盘65，所述第一圆盘61位于中间层2上的中央，第二圆盘62、第三圆盘63、第四圆盘64、第五圆盘65分别设置于第一圆盘61的圆心与中间层2的四个角的连线上。金属基板1和中间层2的长宽均为300nm，金属基板1的厚度为100nm，中间层2的厚度为20nm，石墨烯层3的厚度为0.5nm，金属层4和聚合物层5的厚度均为10nm。本技术通过设计一种多层堆叠结构，实现双频/三频红外波段吸收装置，通过控制石墨烯层调控电压，可以调节吸收频点位置及吸收率大小。如图3,5所示。第二圆盘62、第三圆盘63、第四圆盘64、第五圆盘65的直径相同，且小于第一圆盘61的直径。具体的，第一圆盘61的直径为120nm，第二圆盘62、第三圆盘63、第四圆盘64、第五圆盘65的直径均为80nm。可实现双频吸收，如图3所示。第二圆盘62和第四圆盘64位于斜向相对的两个对角，且直径相同；第三圆盘63和第五圆盘65位于斜向相对的两个对角，且直径相同；且第一圆盘61的直径大于第二圆盘62的直径，第二圆盘62的直径大于第三圆盘63。具体的，第一圆盘61的直径为100nm，第二圆盘62、第四圆盘64的直径为80nm，第三圆盘63和第五圆盘65的直径均为60nm。可实现三频吸收，如图5所示。图1和图2中，V1-V5分别是加载在第一圆盘61至第五圆盘65的石墨烯层与金属基板之间的电压，V1-V5的电压值相互独立，可设置相同，也可为不同值。下面具体说明本技术的使用方法和使用条件：选择第一圆盘61的直径为120nm，第二圆盘62、第三圆盘63、第四圆盘64、第五圆盘65的直径均为80nm。如图3所示，设置V1-V5的值相同，当选择电压值为0.1eV时，吸收频点有两个，分别为195THz，275THz，当增加V1-V5的电压值为0.3eV时，吸收频点产生蓝移，当电压值增加为0.8eV时，吸收频点基本不变，吸收率略有减小。如图4所示，在调谐电压V1-V5值为0.1eV时，入射波沿本装置顶层入射，当改变入射角从0度到80度之间变化，第一吸收频点基本无变化，第二吸收频点会随着入射角的变化略有波动。因此可用在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种红外波段可调双频/三频石墨烯超材料吸收装置，其特征在于：包括金属基板(1)，设置于金属基板(1)上的中间层(2)，所述金属基板(1)和中间层(2)均为正方形，且长宽尺寸相同；所述中间层(2)上设置有五个圆盘(6)，每个圆盘(6)均由自下而上的石墨烯层(3)、金属层(4)、聚合物层(5)组成。
【技术特征摘要】
1.一种红外波段可调双频/三频石墨烯超材料吸收装置，其特征在于：包括金属基板(1)，设置于金属基板(1)上的中间层(2)，所述金属基板(1)和中间层(2)均为正方形，且长宽尺寸相同；所述中间层(2)上设置有五个圆盘(6)，每个圆盘(6)均由自下而上的石墨烯层(3)、金属层(4)、聚合物层(5)组成。
2.如权利要求1所述的红外波段可调双频/三频石墨烯超材料吸收装置，其特征在于：所述金属基板(1)的材质为金，中间层(2)的材质为氟化镁，石墨烯层(3)的材质为单层石墨烯，金属层(4)的材质为金，聚合物层(5)的材质为聚酰亚胺。
3.如权利要求1所述的红外波段可调双频/三频石墨烯超材料吸收装置，其特征在于：所述的五个圆盘(6)包括第一圆盘(61)、第二圆盘(62)、第三圆盘(63)、第四圆盘(64)、第五圆盘(65)，所述第一圆盘(61)位于中间层(2)上的中央，第二圆盘(62)、第三圆盘(63)、第四圆盘(64)、第五圆盘(65)分别设置于第一圆盘(61)的圆心与中间层(2)的四个角的连线上。
4.如权利要求1所述的红外波段可调双频/三频石墨烯超材料吸收装置，其特征在于：所述金属基板(1)和中间层(2)的长宽均为300nm，金属基板(1)的厚度为100nm，中间...
【专利技术属性】
技术研发人员：焦铮，宁仁霞，许媛，孙剑，何宁业，鲍婕，
申请(专利权)人：黄山学院，
类型：新型
国别省市：安徽;34
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