基于石墨烯的thz可调谐超材料器件研究

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1、理学硕士学位论文基于石墨烯的THz可调谐超材料器件研究张秦飞哈尔滨理工大学2016年3月国内图书分类号:O469理学硕士学位论文基于石墨烯的THz可调谐超材料器件研究硕士研究生：张秦飞导师：姜久兴教授申请学位级别：理学硕士学科、专业：物理学所在单位：应用科学学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex:O469DissertationfortheMasterDegreeinScienceResearchonTunableTerahertzMetamaterialDeviceBas

2、edonGrapheneCandidate：ZhangQinfeiSupervisor：Prof.JiangJiuxingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpecialty：PhysicsDateofOralExamination：March,2016HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology哈尔滨理工大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕±学位论文《基于石墨婦的ＴＨｚ可调谐超材，是本人在导师指

3、导下料研究》，在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间独立进行研巧工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研巧成果。对本文研巧工作做出贡献的个人和集体，均已在文中＾＾＞１明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：曰期屯；ｙ／／年ｊ月乃曰哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《基于石墨贿的ＴＨｚ可调谐超材料研巧》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研充内容不得其它单位的

4、名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可＾？公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于。保密□，在年解密后适用授权书不保鋼。Ｊ（请在ＵＩ上相应方框内打Ｖ）兵＇作者签名：曰期：Ｗ／／年＾月如曰。导师签名：日期：年多月》日基于石墨烯的THz可调谐超材料器件研究摘要超材料，对当前国防、经济、医学等领域都产生了愈来愈广泛而深入的影响，曾

5、被美国《科学》杂志评为过去十年人类最重大的十项科技突破之一。随着信息技术的高速发展，超材料逐渐进入了应用层面。但由于超材料的超常电磁特性主要由人工设计的有序结构单元的形状和物理尺寸决定，这就使其表现出的电磁性质被局限住。而石墨烯由于其电导率可以通过外加电压进行控制，因而非常适合用来做可调谐的THz超材料。基于此，本文提出了三种不同功能的石墨烯超材料器件，分别为吸收器、电磁诱导反射和传感器，通过CST微波工作室仿真软件进行仿真之后，得出的结果如下：1、基于周期性单层石墨烯结构的可调谐THz超材料吸收器，该吸收器在石墨烯取合

6、适的费米能时，吸收率能够达到99.9%以上。而且，在不改变任何结构参数的情况下，通过调节加在石墨烯与衬底之间的电压，吸收器的吸收频率与幅度均可得到有效的调节，且调节范围较大。2、基于石墨烯互补结构的动态可调谐电磁诱导反射THz超材料，该结构中的暗模式是通过两种谐振器之间的近场耦合作用被激发的，从而产生了反射窗口。反射窗口可以通过改变明模式与暗模式之间的相对纵向位移，或者石墨烯的费米能控制。另外，该结构反射峰处的群延迟值比较高，因此，该结构在可调谐慢光设备、可调谐传感器和开关等领域具有潜在的应用价值。3、基于石墨烯互补结构

7、的超敏感THz传感器，该结构中的反射峰带宽窄，Q值高。且通过仿真，该传感器对分析物折射率的灵敏度可以达到177.7GHz/RIU，FOM值可以达到59.3。更重要的是，石墨烯的加入不仅可以增加生物分子的吸附性，还可以在不改变结构任何参数情况下实现该传感器的动态可调。因此，该传感器为电磁诱导反射超材料在THz领域内的有机传感、生物传感提供了很好的研究思路。关键词石墨烯；超材料；吸收器；电磁诱导反射；超敏感传感器IResearchonTunableTerahertzMetamaterialDeviceBasedonGraph

8、eneAbstractMetamaterialsinthefieldofthecurrentdefense,economic,medicalandotherproduceincreasinglybroadanddeepimpact,wastheUS"Science"magazineevaluatedthepastte