一种基于石墨烯等离子体诱导透明的可调谐器件

本发明涉及集成微纳光电子，具体是指基于二维石墨烯等离子体诱导透明的四频异步开关及超材料结构2比特频率编码。

背景技术：

1、太赫兹技术现如今广泛运用于通信领域，不仅具备高信噪比的稳定性，抗干扰能力强，对分析光谱信息的宽带性，信息容量大，而且能在极强的穿透性下无损的透过物质，具有低能量性，安全系数高，皆具有优于其他传统光源独特性质。太赫兹通信这些优异的的特性能够解决当代现有通信技术存在的壁垒，有着广阔的研究和发展前景。

2、现有的太赫兹超材料编码器中，有利用全金属结构对特定的频率点进行编码，不具有可调谐性，且金属结构的腐蚀会对器件的使用效果产生影响；又或是利用金属与石墨烯结合，通过改变石墨烯的费米能级来引导金属srr结构谐振模式的转变，但这种结构的制作方式较为复杂，功能集成化较低，且输出的编码结果存在透射峰值偏低或者透射谷值偏高的问题。

3、为克服上述现有技术的不足，研究出一种具有制作工艺简单、灵活可调谐、集成度高、尺寸小等特点的透射型器件尤为重要。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明公开了一种基于石墨烯等离子体诱导透明的可调谐器件。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种基于石墨烯等离子体诱导透明的可调谐器件，包括衬底层、三角形石墨烯层、介质层和类十字石墨烯层；所述三角形石墨烯层刻蚀在所述衬底层四处边角的上表面，所述介质层位于三角石墨烯层的上表面，所述的类十字石墨烯层刻蚀在介质层中心位置的上表面。

4、上述方案中，所述衬底层和介质层结构整体均为轴对称的正方形；所述三角形石墨烯层为四个相同的等腰直角三角形，且正俯视角度下四个三角形的直角边均与衬底层的四个直角边重合；所述类十字石墨烯层是由四个等腰三角形叠加而成；所述结构整体为轴对称图形。

5、上述方案中，所述衬底层材料为二氧化硅；所述衬底层厚度为0.3μm；所述介质层材料为聚酰亚胺材料；所述介质层厚度为0.1μm；所述的石墨烯层材料均为石墨烯材料；所述的石墨烯层厚度均为1nm。

6、上述方案中，所述所有石墨烯层施加两种相同电压时，产生的谐振频率分别位于频段①和频段②，且两频段皆为不同频段。

7、上述的一种基于石墨烯等离子体诱导透明的可调谐器件可实现四频异步光开关；其特征在于：

8、通过外部施加电压，动态调节该结构中所有石墨烯层的费米能级，并在两种不同费米能级作用下，有两种不同频率处的等离子诱导透明现象，在两种透射谱的相同频率点处同时存在高透射率和低透射率。

9、上述的一种基于石墨烯等离子体诱导透明的可调谐器件，其特征在于：石墨烯的费米能级为ef，定义0ef0.5ev为低档电压,0.5evef1ev为中档电压，1evef1.8ev为高档电压。

10、上述方案中，所述类十字石墨烯层和三角形石墨烯层在施加两者相同或两者不同的电压时，产生的谐振频率分别位于频段③和频段④，且两频段皆为不同频段。

11、上述的一种基于石墨烯等离子体诱导透明的可调谐器件可实现太赫兹频段内一定范围的自定义频率编码；通过分别给四角的石墨烯层和顶部的石墨烯层施加不同档位的电压，以达到控制两处频率的动态编码；其特征在于：

12、当给顶部石墨烯层和四角石墨烯层分别施加中档电压和高档电压时，该结构在某两处频率点的编码输出为“00”态；

13、当给顶部石墨烯层和四角石墨烯层均施加中档电压时，该结构在某两处频率点的编码输出为“01”态；

14、当给顶部石墨烯层和四角石墨烯层分别施加低档电压和高档电压时，该结构在某两处频率点的编码输出为“10”态；

15、当给顶部石墨烯层和四角石墨烯层均施加高档电压时，该结构在某两处频率点的编码输出为“11”态。

16、如上所述，在同时改变所有石墨烯层费米能级和分别改变两处石墨烯层费米能级的情况下，所述的一种基于石墨烯等离子体诱导透明的可调谐器件可实现四频异步光开关功能和2比特频率编码功能。

技术特征：

1.一种基于石墨烯等离子体诱导透明的可调谐器件，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯等离子体诱导透明的可调谐器件，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯等离子体诱导透明的可调谐器件，其特征在于：

4.利用权利要求1所述的一种基于石墨烯等离子体诱导透明的可调谐器件，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种基于石墨烯等离子体诱导透明的可调谐器件，属于超材料微纳器件应用技术领域，该多层结构由二氧化硅衬底、聚酰亚胺介质层及两层石墨烯组成。基于石墨烯等离子体诱导透明的原理，本发明借助两个明模式之间的叠加，在太赫兹波段产生等离子体诱导透明现象，实现了多频段可调谐编码、多频异步光开关等功能，对于今后的多功能集成光电器件设计有重要的应用价值。

技术研发人员：朱爱军,韦闻芮,胡聪,牛军浩,张恒俊,成磊,张龙,许川佩
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8