CN110165420B - 基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器。它包括N×N个周期排列的结构单元，N为自然数；每个结构单元从上到下依次为圆盘图案、介质层和金属基底；4个圆盘图案位于顶层，以中心对称的方式分布在介质层上；介质层的下层为金属基底；4个圆盘图案的材料为二硒化钼，通过调节二硒化钼的结合能，从而改变吸收峰的中心频率和吸收效率，实现红外窄带可调吸收。本发明的基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器具有结构紧凑新颖、吸收率高、控制方法新颖原理简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及吸收器，尤其涉及一种基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器。
背景技术
长期以来，由于缺乏有效的太赫兹波产生和检测方法，与传统的微波技术和光学技术相比较，人们对该波段电磁辐射性质的了解甚少，以至于该波段成为了电磁波谱中的太赫兹空隙。随着太赫兹辐射源和探测技术的突破，太赫兹独特的优越特性被发现并在材料科学、气体探测、生物和医学检测、通信等方面展示出巨大的应用前景。可以说太赫兹技术科学不仅是科学技术发展中的重要基础问题，又是新一代信息产业以及基础科学发展的重大需求。太赫兹系统主要由辐射源、探测器件和各种功能器件组成。太赫兹吸收器作为太赫兹探测器的重要部件，扮演着十分重要的角色。
当前国内外研究的吸收器主要是通过设计不同的几何形态和尺寸参数的金属微结构实现对电磁波的吸收，器件一旦确定其吸收功能并不可调，这样就制约了吸收器的应用，而且成本较高。所以设计一种能灵活可调谐的吸收器具有十分重要的意义。针对上述吸收器存在的问题，本发明提出了基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器，其控制方法新颖、结构简单紧凑、成本低。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器。本发明所采用的具体技术方案如下：
一种基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器，它包括N×N个周期排列的结构单元，N为自然数；每个结构单元从上到下依次为圆盘图案、介质层和金属基底；4个圆盘图案位于顶层，以中心对称的方式分布在介质层上；介质层的下层为金属基底；4个圆盘图案的材料为二硒化钼，通过调节二硒化钼的结合能，从而改变吸收峰的中心频率和吸收效率，实现红外窄带可调吸收。
上述方案中的各部件具体参数可采用如下优选方式：
每个所述的圆盘图案半径为0.4～0.6μm，厚度为0.8～1μm。
4个圆盘图案的圆心分别位于正方形的四个顶点上，且对角的两个圆盘图案的圆心距离为2.4～2.8μm。
所述的介质层的材料为砷化镓，长度和宽度均为4～4.2μm，厚度为48～50μm。
所述的金属基底的材料为金，长度和宽度均为4～4.2μm，厚度为0.4～0.5μm。
本发明的基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器具有结构紧凑新颖、吸收率高、控制方法新颖原理简单等优点。
附图说明
图1是基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器单元结构俯视图；
图2是基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器单元结构侧视图；
图3是基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器4×4阵列俯视图；
图4是基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器改变结合能时性能曲线图；
图5是基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器在结合能E＝0.5eV时TE模下电场图；
图6是基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器在结合能E＝0.5eV时TM模下电场图。
具体实施方式
如图1～3所示，一种基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器，它包括N×N个周期排列的结构单元，N为自然数，所有结构单元连续拼接。图3中示出了4×4阵列的布置形式，具体N取值可根据需要调整。每个结构单元的结构相同，均由多层结构叠加，从上到下依次为圆盘图案1、介质层2和金属基底3。4个圆盘图案1位于顶层，以中心对称的方式分布在介质层2上，相互之间间隔不接触。介质层2的下层为金属基底3。4个圆盘图案1的材料为二硒化钼，通过调节二硒化钼的结合能，从而改变吸收峰的中心频率和吸收效率，实现红外窄带可调吸收。
在该可调吸收器中，各部件的材料和参数可采用如下方式：每个圆盘图案1半径为0.4～0.6μm，厚度为0.8～1μm。4个圆盘图案1的圆心分别位于正方形的四个顶点上，且对角的两个圆盘图案1的圆心距离为2.4～2.8μm。介质层2的材料为砷化镓，长度和宽度均为4～4.2μm，厚度为48～50μm。金属基底3的材料为金，长度和宽度均为4～4.2μm，厚度为0.4～0.5μm。
下面基于该可调吸收器，通过实施例说明其具体技术效果。
实施例1
本实施例中，基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器的结构和各部件形状如上所述，因此不再赘述。但各部件的具体参数如下：圆盘图案的材料为二硒化钼，每个圆盘图案半径均为0.4μm，每个圆盘图案厚度均为1μm。4个圆盘图案的圆心分别位于正方形的四个顶点上，且对角的两个圆盘图案的圆心距离为2.6μm。介质层的材料为砷化镓，长度和宽度均为4.2μm，厚度为50μm。金属基底的材料为金，长度和宽度均为4.2μm，厚度为0.5μm。通过调节二硒化钼的结合能，从而改变吸收峰的中心频率和吸收效率，实现可调吸收。该基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器的各项性能指标均采用CST软件进行仿真获取。图4为基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器的性能曲线图，可以看到，随着增加二硒化钼的结合能，吸收器的频点发生蓝移，并且在二硒化钼的结合能E＝0.5eV时，吸收器的吸收峰位位于13.34THz，吸收率达到最高，吸收率为0.998。图5和图6为基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器在TE和TM模下的电场图，在TE模下，能量集中在横向圆盘上，在TM模下，能量集中在纵向圆盘上。通过调节圆盘图案的性能参数，从而改变吸收峰的中心频率和吸收效率，实现可调吸收。
Claims (1)
1.一种基于二硒化钼圆盘图案的可调吸收器，其特征在于：它包括N×N个周期排列的结构单元，N为自然数，且N≥2；每个结构单元从上到下依次为圆盘图案（1）、介质层（2）和金属基底（3）；每个结构单元中，圆盘图案（1）有4个，4个圆盘图案（1）位于顶层，以中心对称的方式分布在介质层（2）上；介质层（2）的下层为金属基底（3）；4个圆盘图案（1）的材料为二硒化钼，通过调节二硒化钼的结合能，从而改变吸收峰的中心频率和吸收效率，实现红外窄带可调吸收；
每个所述的圆盘图案（1）半径为0.4μm，厚度为1 μm；
4个圆盘图案（1）的圆心分别位于正方形的四个顶点上，所述正方形的两条对角线分别位于水平方向和竖直方向，且对角的两个圆盘图案（1）的圆心距离为2.6μm；
所述的介质层（2）的材料为砷化镓，长度和宽度均为4.2μm，厚度为50μm；
所述的金属基底（3）的材料为金，长度和宽度均为4.2μm，厚度为0.5μm。
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