CN114355490A - 基于双层石墨烯纳米带结构的双等离激元共振波长调谐器 - Google Patents

基于双层石墨烯纳米带结构的双等离激元共振波长调谐器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于双层石墨烯纳米带结构的双等离激元共振波长调谐器，属于共振波长谐调处理技术领域。包括等间距共面排布于玻璃介质上方的若干第一石墨烯纳米带，以及等间距共面排布于玻璃介质下方的若干第二石墨烯纳米带。本发明的有益效果是：在双层石墨烯纳米带内分别产生表面等离激元，其共振波长在不同波段内对其化学势大小的变化非常敏感。当第一石墨烯纳米带和第二石墨烯纳米带的化学势大小分别发生变化时，等离激元共振波长在不同波段内分别发生移动，通过固定其中一层石墨烯纳米带的化学势大小，改变另外一层石墨烯纳米带的化学势大小，能够实现透射率曲线中双共振波长的分别调节。

Description

基于双层石墨烯纳米带结构的双等离激元共振波长调谐器
技术领域
本发明涉及一种基于双层石墨烯纳米带结构的双等离激元共振波长调谐器，属于共振波长谐调处理技术领域。
背景技术
表面等离激元是等离激元纳米材料中自由电子和入射光波相互作用而产生的特殊电磁场模式。当入射光波的频率与自由电子的振荡频率相一致时，等离激元共振现象会产生。共振时，入射光和自由电子产生有效耦合，同时会对等离激元纳米材料的光学性质产生明显变化，如透射光谱中出现明显的共振峰特性。研究表明，作为新型等离激元纳米材料，石墨烯纳米带结构能够产生良好的等离激元共振，其共振波长对石墨烯的化学势大小十分敏感，可以作为一种探测等离激元共振峰的敏感探针。
目前，在单层石墨烯纳米带结构中，其透射率在单一波段能够出现共振特性。但是，如果要在两个不同波段分别调节其共振波长，则需要通过两个结构不同的独立器件才能够实现，这点在实际使用中非常不方便。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于双层石墨烯纳米带结构的双等离激元共振波长调谐器，通过分别调节每层石墨烯纳米带的化学势大小，在不同波段分别实现等离激元共振波长的有效调节。
本发明的技术方案是：一种基于双层石墨烯纳米带结构的双等离激元共振波长调谐器，包括等间距共面排布于玻璃介质上方的若干第一石墨烯纳米带，以及等间距共面排布于玻璃介质下方的若干第二石墨烯纳米带。
所述第一石墨烯纳米带的宽度d1为400nm，间距Δ1为100nm，第二石墨烯纳米带宽度d2为100nm，间距Δ2为400nm。
所述玻璃介质的总宽度D为3μm，长度l为1μm，厚度h为800nm。
所述第一石墨烯纳米带和第二石墨烯纳米带的长度与玻璃介质的长度相同。
本发明的有益效果是：在双层石墨烯纳米带内分别产生表面等离激元，其共振波长在不同波段内对其化学势大小的变化非常敏感。当第一石墨烯纳米带和第二石墨烯纳米带的化学势大小分别发生变化时，等离激元共振波长在不同波段内分别发生移动，通过固定其中一层石墨烯纳米带的化学势大小，改变另外一层石墨烯纳米带的化学势大小，能够实现透射率曲线中双共振波长的分别调节。
附图说明
图1为本发明的结构图；
图2为固定第二石墨烯纳米带的化学势大小为μc2＝0.6eV，仅改变第一石墨烯纳米带的化学势μc1时，模拟得到的透射率曲线图；
图3为固定第一石墨烯纳米带的化学势大小为μc1＝0.20eV，仅改变第二石墨烯纳米带的化学势μc2时，模拟得到的透射率曲线图。
具体实施方式
下面结合附图1-3对本发明做进一步说明：
实施例1
一种基于双层石墨烯纳米带结构的双等离激元共振波长调谐器，包括等间距共面排布于玻璃介质上方的若干第一石墨烯纳米带，以及等间距共面排布于玻璃介质下方的若干第二石墨烯纳米带；所述第一石墨烯纳米带的宽度d1为400nm，间距Δ1为100nm，第二石墨烯纳米带宽度d2为100nm，间距Δ2为400nm；所述玻璃介质的总宽度D为3μm，长度l为1μm，厚度h为800nm；所述第一石墨烯纳米带和第二石墨烯纳米带的长度与玻璃介质的长度相同，均为1μm。如图2所示，当固定第二石墨烯纳米带的化学势大小为μc2＝0.6eV，仅改变第一石墨烯纳米带的化学势μc1时，本发明所述调谐器的透射率曲线中，等离激元共振波长在16-40μm波段内，随第一石墨烯纳米带的化学势μc1的改变而变化。具体为，当μc1＝0.5eV，0.4eV，0.3eV和0.2eV时，共振波长分别为21.2μm，23.3μm，27.0μm和33.1μm。由图2得出结论，在16-40μm波段内，共振波长随第一石墨烯纳米带的化学势μc1的减小而出现红移。
如图3所示，当固定第一石墨烯纳米带的化学势大小为μc1＝0.20eV，仅改变第二石墨烯纳米带的化学势μc2时，本发明所述调谐器的透射率曲线中，等离激元共振波长在9.0-13.5μm波段内，随第二石墨烯纳米带的化学势μc2的改变而变化。具体为，当μc2＝0.25eV，0.30eV，0.35eV和0.40eV时，共振波长分别为12.7μm，11.5μm，10.8μm和9.9μm。由图3得出结论，在9.0-13.5μm波段内，共振波长随第二石墨烯纳米带的化学势μc2的增加而出现蓝移。
图2和图3结论说明本发明所述双共振波长调谐器可在不同波段内，分别对等离激元共振波长进行调谐。
实施例2
本发明中技术方案还可由双层石墨烯纳米带结构改为多层石墨烯纳米带。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于双层石墨烯纳米带结构的双等离激元共振波长调谐器，其特征在于，包括等间距共面排布于玻璃介质上方的若干第一石墨烯纳米带，以及等间距共面排布于玻璃介质下方的若干第二石墨烯纳米带。
2.根据权利要求1所述的基于双层石墨烯纳米带结构的双等离激元共振波长调谐器，其特征在于，所述第一石墨烯纳米带的宽度d1为400nm，间距Δ1为100nm，第二石墨烯纳米带宽度d2为100nm，间距Δ2为400nm。
3.根据权利要求1所述的基于双层石墨烯纳米带结构的双等离激元共振波长调谐器，其特征在于，所述玻璃介质的总宽度D为3μm，长度l为1μm，厚度h为800nm。
4.根据权利要求1所述的基于双层石墨烯纳米带结构的双等离激元共振波长调谐器，其特征在于，所述第一石墨烯纳米带和第二石墨烯纳米带的长度与玻璃介质的长度相同。
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