一種基于石墨烯的太赫茲調諧器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于石墨烯的太赫茲調諧器件。
【背景技術】
[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展，但是人工電磁材料的器件由于材料的局限性一個器件只能對單一頻率的太赫茲波進行調制且調制深度較小。石墨烯作為優良的導體材料其費米能級可以通過外加電場進行調節，費米能的不同導致了介電常數發生變化，這使得人工電磁材料器件對多頻段的太赫茲進行調制成為可能。
【發明內容】
[0003]本發明是為了解決現有的太赫茲超材料調諧器存在調諧頻率單一、調諧深度較小的問題，而提供一種基于石墨烯的太赫茲調諧器件。
[0004]本發明的一種基于石墨烯的太赫茲調諧器件由襯底、絕緣介質層和開口諧振環結構石墨烯層組成，所述襯底水平設置在最下層，所述絕緣介質層平行設置在襯底的上表面上，所述開口諧振環結構石墨烯層平行設置在絕緣介質層的上表面的中間位置；所述開口諧振環結構石墨烯層的上表面和下表面形狀相同，所述開口諧振環結構石墨烯層的厚度為0.34 μπι，所述開口諧振環結構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置在下邊的左端；所述第四開口邊垂直且向上設置在下邊的右端；所述第一開口邊垂直設置在上邊的下面，且與第二開口邊相對稱；所述第三開口邊垂直設置在上邊的下面，且與第四開口邊相對稱；所述第一凸起設置在第一開口邊的下端部外側，第二凸起設置在第二開口邊的上端部外側，第三凸起設置在第三開口邊的下端部外側，第四凸起設置在第四開口邊的上端部外側。
[0005]本發明的有益效果:
[0006]本發明的諧振環結構是由石墨烯構成的，石墨烯的費米能可以通過外加電壓來控制；而傳統的諧振環結構是金屬構成，選定材料后其費米能就不可變。構成材料的費米能可變就意味著可以有不同的調諧頻率。與現有調諧器相比，它能對不同頻率的太赫茲波進行調制且調制深度優于現有的調諧器。經仿真實驗，本發明能實現多頻率調諧，而且每個頻率的調諧效率都接近于100%。
【附圖說明】
[0007]圖1為一種基于石墨烯的太赫茲調諧器件的結構示意圖；
[0008]圖2為一種基于石墨烯的太赫茲調諧器件的立體結構示意圖；
[0009]圖3為所述開口諧振環結構石墨烯層的上表面的結構示意圖；
[0010]圖4為基于石墨烯的太赫茲調諧器件在開口諧振環結構石墨烯層不同的費米能級時其對太赫茲波的調諧頻率譜圖，其中I為費米能為0.2eV，2為費米能為0.3eV，3為費米能為0.4eV，4為費米能為0.5eVo
【具體實施方式】
[0011]【具體實施方式】一:如圖1、圖2和圖3所示，本實施方式的一種基于石墨烯的太赫茲調諧器件由襯底1、絕緣介質層2和開口諧振環結構石墨烯層3組成，所述襯底I水平設置在最下層，所述絕緣介質層2平行設置在襯底I的上表面上，所述開口諧振環結構石墨烯層3平行設置在絕緣介質層2的上表面的中間位置；所述開口諧振環結構石墨烯層3的上表面和下表面形狀相同，所述開口諧振環結構石墨烯層3的厚度為0.34 μ m，所述開口諧振環結構石墨烯層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垂直且向上設置在下邊6的左端；所述第四開口邊10垂直且向上設置在下邊6的右端；所述第一開口邊7垂直設置在上邊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設置在第一開口邊7的下端部外側，第二凸起12設置在第二開口邊8的上端部外側，第三凸起13設置在第三開口邊9的下端部外側，第四凸起14設置在第四開口邊10的上端部外側。
[0012]本實施方式的一種基于石墨烯的太赫茲調諧器件表面電流為LC環路電流。
[0013]本實施方式的諧振環結構是由石墨烯構成的，石墨烯的費米能可以通過外加電壓來控制；而傳統的諧振環結構是金屬構成，選定材料后其費米能就不可變。構成材料的費米能可變就意味著可以有不同的調諧頻率。與現有調諧器相比，它能對不同頻率的太赫茲波進行調制且調制深度優于現有的調諧器。經仿真實驗，本發明能實現多頻率調諧，而且每個頻率的調諧效率都接近于100%。
[0014]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】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，介電常數為11.9。其它步驟與參數與【具體實施方式】一相同。
[0015]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:所述絕緣介質層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為2.88。其它步驟與參數與【具體實施方式】一或二相同。
[0016]本實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2的損耗角。
[0017]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】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。其它步驟與參數與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0018]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】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。其它步驟與參數與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0019]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】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