The present invention provides a functional device based on two-dimensional graphene metamaterials, which comprises a sequence on a substrate reflection layer, dielectric layer and graphene micro nano structure layer, wherein a plurality of graphene composite unit of the graphene layer includes micro nano structure arrangement, a graphene composite element includes a plurality of graphene scattering unit arrangement, structure of the plurality of graphene scattering cells identical to each other. The invention can realize different functional devices by changing the arrangement mode of the graphene scattering unit. In these devices, through the use of a single electrode Fermi level unified modulation of graphene scattering unit, to control the resonance frequency of graphene scattering unit, combined with the graphene high mobility, can realize the dynamic regulation of incident light transmission. In addition, because of the large reflection intensity of PB phase shift in graphene two dimensional metamaterial, higher conversion efficiency can be achieved.
【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯二维超材料的功能器件
本专利技术属于光电
,具体地讲,涉及一种基于石墨烯二维超材料的功能器件。
技术介绍
二维超材料又称为超表面,其是由分立的、具有不同散射相位的散射体按照一定的规则排布而形成的功能器件。这种新颖的功能器件的设计理念首先是由YuNanfang等在Science期刊第334卷333页提出的。通过设定层面内散射体的相位突变空间分布规则,超表面不仅能实现如异常反射/透射界面、会聚/发散透镜、全息成像及旋光等传统功能,还能产生反常光子自旋霍尔效应等新奇的光学现象,这是传统光学器件所无法实现的。然而大多数二维超材料都基于金属或介质结构,它们一经制备功能就固定不变,无法实现动态的调节。石墨烯在中远红外及太赫兹波段的电磁特性受其费米能级(载流子浓度)影响很大,因此可通过外加偏压控制注入载流子浓度及其电磁特性。2013年,Carraso等在AppliedPhysicsLetters第102卷104103页说明了用石墨烯块设计可重构的反射阵列的可行性。之后,AdvancedOpticalMaterials第2卷794页、ScientificReports第5卷12423页、AppliedPhysicsLetters第107卷053105页分别介绍了用一维石墨烯条带设计的异常反射界面、会聚透镜和光束扫描器件的工作。然而之前文献中报道的石墨烯超材料,仅可实现一维电磁特性调控,并且每个石墨烯条带需独立偏置电压以调制其散射相位,其驱动电路的设计很难实现。此外,由于石墨烯条带的散射场强不同而引起的高阶衍射效应,以及欧姆损耗,导致这些石墨烯超材料的转换效 ...
【技术保护点】
一种基于石墨烯二维超材料的功能器件,其特征在于,包括在衬底上顺序设置的反射层、介质层以及石墨烯微纳结构层,其中,所述石墨烯微纳结构层包括排布的多个石墨烯组合单元,每一个石墨烯组合单元包括排列的多个石墨烯散射单元,所述多个石墨烯散射单元的结构彼此相同。
【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯二维超材料的功能器件,其特征在于,包括在衬底上顺序设置的反射层、介质层以及石墨烯微纳结构层,其中,所述石墨烯微纳结构层包括排布的多个石墨烯组合单元,每一个石墨烯组合单元包括排列的多个石墨烯散射单元,所述多个石墨烯散射单元的结构彼此相同。2.根据权利要求1所述的功能器件,其特征在于,所有石墨烯散射单元的费米能级通过单一电极调控。3.根据权利要求1或2所述的功能器件,其特征在于,所述石墨烯散射单元为矩形结构或椭圆形结构。4.根据权利要求3所述的功能器件,其特征在于,当所述石墨烯散射单元为矩形结构时,所述多个石墨烯组合单元以阵列排布的方式进行排布。5.根据权利要求4所述的功能器件,其特征在于,所述多个石墨烯散射单元的排列方式具体为:沿着第一方向,以所述石墨烯散射单元的长度方向与所述第一方向的夹角依次递增π/8的排列方式间...
【专利技术属性】
技术研发人员:胡鑫,陈沁,曾中明,
申请(专利权)人:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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