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延安大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院Yixuan Wang等--基于石墨烯超表面的太赫茲傳感和慢光應(yīng)用
       設(shè)計并研究了一種由連續(xù)石墨烯條和截斷石墨烯條組成的石墨烯超表面簡單結(jié)構(gòu),用于太赫茲的傳感和慢光應(yīng)用。結(jié)果表明,利用亮模和暗模之間的相消干涉,我們設(shè)計的石墨烯超表面可以產(chǎn)生等離子體誘導(dǎo)透明(PIT)。光學(xué)響應(yīng)的透射光譜、反射率光譜和吸收光譜被費米能級有效調(diào)諧,數(shù)值結(jié)果與耦合模理論(CMT)的理論結(jié)果一致。此外,線偏振平面光的偏振角也可調(diào)節(jié)PIT。有趣的是,由于表面等離子體具有場增強(qiáng)和強(qiáng)色散,我們提出的石墨烯超表面顯示出潛在的光學(xué)應(yīng)用潛力,如傳感和慢光。傳感特性的靈敏度和優(yōu)值(FOM)分別達(dá)到0.7928 THz/RIU和8.12。慢光效應(yīng)最大群指數(shù)為511。因此,我們提出的石墨烯超表面有望在微納光學(xué)傳感和慢光器件方面做出重要貢獻(xiàn)。
 
 
圖1. (a)可調(diào)諧光學(xué)等離子體石墨烯超表面示意圖。(b)單晶胞結(jié)構(gòu)的俯視圖。
 
 
圖2. (a)不同石墨烯結(jié)構(gòu)模式(Ef = 0.7 eV)下的光響應(yīng)透射。(b)亮模傾角和(c)PIT峰值處的模擬電場分布。(d)等效理論耦合模型。
 

圖3. (a)光響應(yīng)透射和費米能級的關(guān)系。藍(lán)色實線和紅色虛線分別表示FDTD數(shù)值結(jié)果和CMT計算結(jié)果。(b)dip1、dip2和峰分別和費米能級的關(guān)系。(c)透射隨費米能級的演化。
 
 
圖4. 光響應(yīng)的(a)反射率和(b)吸收率與費米能級的關(guān)系。
 
 
圖5.石墨烯超表面的透射與偏振角(Ef = 0.7 eV)的關(guān)系。
 
 
圖6.石墨烯超表面的透射譜與折射率的關(guān)系(Ef = 0.7 eV)。
 
 
圖7. FOM值:(a)n = 1.35, (b)n = 1.43,(c) n = 1.525, (d)n = 1.627。
 
 
圖8. 群指數(shù)和相移與費米能級的關(guān)系。 

       相關(guān)研究成果由延安大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院Yixuan Wang等人于2022年發(fā)表在Diamond & Related Materials (https://doi.org/10.1016/j.diamond.2022.108881)上。原文:Sensing and slow light applications based on graphene metasurface in terahertz。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號

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