无图案石墨烯超材料吸收器

超高Q值偏振无关

连续无图案石墨烯取代金属，实现极低损耗和高Q值，且大面积制备容易

Chen, Youxin · Sun, Guotao · 江伟 · Miao, Yan · Zhang, Wenqian · 吴开宇 · 王庆康

Nanomaterials 2024

具体参数

Q因子

{'zh': '1730', 'en': '1730'}

频率灵敏度

{'zh': '2.84', 'en': '2.84'} THz/RIU

优值

{'zh': '365.85', 'en': '365.85'} RIU⁻¹

技术优势

Q因子超高

连续石墨烯与铝阵列结合，激发的局域表面等离子体共振将电磁场紧密束缚在石墨烯薄层中，极大抑制辐射和欧姆损耗，理论Q值高达1730。

无需石墨烯图案化

直接采用大面积连续石墨烯薄膜，省去了复杂的高精度图案化工序，使器件制备更简单、可重复，易于规模化。

频率可调谐

只需调节石墨烯的费米能级（0.3–0.7 eV），即可在约2.25–3.25 THz范围内连续调谐吸收峰，无需改变结构。

偏振不敏感

结构的高对称性保证器件在任意偏振角下性能一致，实际使用中无需对准偏振方向，提升测量便利性。

应用场景

• 太赫兹传感：利用超高Q值增强共振对周围折射率变化的响应，实现无标记高灵敏检测。
• 超灵敏光谱：极窄吸收峰可分辨微小频率偏移，用于痕量分析物的光谱识别。
• 生物医学检测：在太赫兹波段对生物分子指纹谱敏感，偏振无关设计简化测量配置。
• 可调谐吸收器：通过电调控费米能级可动态选择吸收频率，用于选择性滤波或探测。