CN207336362U - 一种可实现表面等离子诱导透明的石墨烯条带阵列结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可实现表面等离子诱导透明的石墨烯条带阵列结构，包括衬板和石墨烯条带组合单元；所述衬板的上表面固定有规则排列的石墨烯条带组合单元，石墨烯条带组合单元包括侧条带A、中心条带和侧条带B，侧条带A、中心条带和侧条带B的尺寸相同；侧条带A和侧条带B纵向对齐并排放置，中心条带横向放置于侧条带A和侧条带B之间，且中心条带与侧条带A、侧条带B相互垂直。本实用新型的滤波带位置可以通过门电压任意调节，滤波深度也能达到很好的效果，并且此器件结构相比目前类似金属结构更简单，通过薄膜沉积方法即可制作；这对生物检测、太赫兹滤波和传感器的使用更加灵活，且效果更好。

Description

一种可实现表面等离子诱导透明的石墨烯条带阵列结构

技术领域

本实用新型涉及生物检测与传感器件技术领域，具体涉及一种可实现表面等离子诱导透明的石墨烯条带阵列结构。

背景技术

电磁场诱导透明是一种激光照射下原子系统中的量子干涉效应，它主要表现为在吸收光谱中出现一个极窄的透明窗口；电磁场诱导透明有着广泛的应用，包括在量子非线性光学，慢光，超快开关和信号处理等方面。而表面等离子诱导透明是一种类似于电磁场诱导透明的频谱现象，但其主要在超材料结构中，例如金属纳米结构中的缺口谐振环和耦合波导谐振器中，利用表面等离子模式中的明模式和暗模式的强烈耦合得以实现。但此类固定结构一般只能实现固定波长上的表面等离子诱导透明效应，极大地限制其应用范围。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种可实现表面等离子诱导透明的石墨烯条带阵列结构，该可实现表面等离子诱导透明的石墨烯条带阵列结构通过三个相同尺寸石墨烯纳米长条组合放置，且中心长条两侧对称放置一长条，并相互垂直；通过中心条带上激发局域谐振模式，并通过与两侧条带进行模式耦合；可实现极窄的透明窗口，也可以通过门电压动态调节，也可以通过结构的非对称来调节透明窗口深度，解决了固定结构一般只能实现固定波长上的表面等离子诱导透明效应，极大地限制其应用范围的问题。

本实用新型通过以下技术方案得以实现。

本实用新型提供的一种可实现表面等离子诱导透明的石墨烯条带阵列结构，包括衬板和石墨烯条带组合单元；所述衬板的上表面固定有规则排列的石墨烯条带组合单元，石墨烯条带组合单元包括侧条带A、中心条带和侧条带B，侧条带A、中心条带和侧条带B的尺寸相同；侧条带A和侧条带B纵向对齐并排放置，中心条带横向放置于侧条带A和侧条带B之间，且中心条带与侧条带A、侧条带B相互垂直，中心条带的横向中心线M偏离侧条带A和侧条带B的横向中心线N。

所述中心条带的横向中心线M偏离侧条带A和侧条带B的横向中心线N之间的便宜距离s为5-15nm。

所述中心条带的两端与侧条带A和侧条带B之间的间距d为3-10nm。

所述侧条带A、中心条带和侧条带B的长度L为50-500nm，宽度W为10-100nm。

所述石墨烯条带组合单元通过沉积固定设置在衬板上。

本实用新型的有益效果在于：通过三个相同尺寸石墨烯纳米长条组合放置，且中心长条两侧对称放置一长条，并相互垂直；通过中心条带上激发局域谐振模式，并通过与两侧条带进行模式耦合；可实现极窄的透明窗口，也可以通过门电压动态调节，也可以通过结构的非对称来调节透明窗口深度；使用石墨烯制成的纳米结构，利用石墨烯的电导率或介电常数可以进行动态调控，通过表面等子明模式和暗模式之间的耦合，实现石墨烯表面等离子诱导透明效应；本滤波器件的滤波带位置可以通过门电压任意调节，滤波深度也能达到很好的效果，并且此器件结构相比目前类似金属结构更简单，通过薄膜沉积方法即可制作；这对生物检测、太赫兹滤波和传感器的使用更加灵活，且效果更好。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中石墨烯条带组合单元的结构示意图；

图中：1-衬板，2-石墨烯条带组合单元，21-侧条带A，22-中心条带，23-侧条带B。

具体实施方式

下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1和图2所示的一种可实现表面等离子诱导透明的石墨烯条带阵列结构，包括衬板1和石墨烯条带组合单元2；所述衬板1的上表面固定有规则排列的石墨烯条带组合单元2，石墨烯条带组合单元2包括侧条带A21、中心条带22和侧条带B23，侧条带A21、中心条带22和侧条带B23的尺寸相同；侧条带A21和侧条带B23纵向对齐并排放置，中心条带22横向放置于侧条带A21和侧条带B23之间，且中心条带22与侧条带A21、侧条带B23相互垂直，中心条带22的横向中心线M偏离侧条带A21和侧条带B23的横向中心线N。

所述中心条带22的横向中心线M偏离侧条带A21和侧条带B23的横向中心线N之间的便宜距离s为5-15nm。

所述中心条带22的两端与侧条带A21和侧条带B23之间的间距d为3-10nm。

所述侧条带A21、中心条带22和侧条带B23的长度L为50-500nm，宽度W为10-100nm。

所述石墨烯条带组合单元2通过沉积固定设置在衬板1上。

本实用新型在实际使用时，通过太赫兹光的照射，能在其中一个石墨烯条带上激发表面等离子谐振模式，再利用该结构的非对称性实现明模式和其它排布方式的石墨烯条带上的暗模式之间的耦合。石墨烯条带阵列上激发局域谐振模式，并通过金属条带阵列隔离阻碍模式耦合。

本实用新型中通过改变石墨烯的电导率或介电常数，能调节表面等离子诱导透明拓谐振波长，从而可实现选择性滤波或快速开关等功能。石墨烯条带的长度和宽度差别较大，以便在石墨烯条带的长和宽上激发的局域谐振模式的谐振波长值相差较远，避免其耦合的影响。

在本实用新型中，在中心条带22上激发表面等离子明模式，通过耦合形式可将明模式耦合到侧条带A21和侧条带B23的暗模式。使用石墨烯是因为石墨烯的电导率或介电常数可以动态调控，包括门电压，化学掺杂和静磁场等方式。通过调结各类参数，此结构的工作波长范围在6um-15um之间。本实用新型中相邻的石墨烯条带必须靠得较近，这是因为石墨烯局域模局域强，靠得近才有强的耦合，明模式才能彻底耦合到暗模式，得到较深的透明窗口。

本实用新型使用石墨烯制成的纳米结构，这主要是因为石墨烯其电导率或介电常数可以进行动态调控。通过表面等子明模式和暗模式之间的耦合，实现石墨烯表面等离子诱导透明效应。这对生物检测、太赫兹滤波和传感器的使用更加灵活，且效果更好。例如利用表面等离子诱导透明效应，可以形成一个频谱很窄的THz波源，并且频谱位置可以通过门电压的调控，即此类可以用来设计单色可调的THz光源。

本实用新型结构简单，无复杂的平面样式，通过薄膜沉积方法制作石墨烯层，再通添加如图所示样式的电极即可实现周期样式的石墨烯长带阵列样式。本滤波器件的滤波带位置可以通过门电压任意调节，滤波深度也能达到很好的效果，并且此器件结构相比目前类似金属结构更简单，通过薄膜沉积方法即可制作。可以用来设计动态可调的生物检测和传感器件。由于本器件工作频段是在太赫兹频段，因此可以用作生物检测、传感和滤波器件等。

Claims (5)

1.一种可实现表面等离子诱导透明的石墨烯条带阵列结构，包括衬板(1)和石墨烯条带组合单元(2)，其特征在于：所述衬板(1)的上表面固定有规则排列的石墨烯条带组合单元(2)，石墨烯条带组合单元(2)包括侧条带A(21)、中心条带(22)和侧条带B(23)，侧条带A(21)、中心条带(22)和侧条带B(23)的尺寸相同；

侧条带A(21)和侧条带B(23)纵向对齐并排放置，中心条带(22)横向放置于侧条带A(21)和侧条带B(23)之间，且中心条带(22)与侧条带A(21)、侧条带B(23)相互垂直，中心条带(22)的横向中心线M偏离侧条带A(21)和侧条带B(23)的横向中心线N。

2.如权利要求1所述的可实现表面等离子诱导透明的石墨烯条带阵列结构，其特征在于：所述中心条带(22)的横向中心线M偏离侧条带A(21)和侧条带B(23)的横向中心线N之间的偏移距离s为5-15nm。

3.如权利要求1所述的可实现表面等离子诱导透明的石墨烯条带阵列结构，其特征在于：所述中心条带(22)的两端与侧条带A(21)和侧条带B(23)之间的间距d为3-10nm。

4.如权利要求1所述的可实现表面等离子诱导透明的石墨烯条带阵列结构，其特征在于：所述侧条带A(21)、中心条带(22)和侧条带B(23)的长度L为50-500nm，宽度W为10-100nm。

5.如权利要求1～4中任一所述的可实现表面等离子诱导透明的石墨烯条带阵列结构，其特征在于：所述石墨烯条带组合单元(2)通过沉积固定设置在衬板(1)上。