[01120048]基于石墨烯的超宽带太赫兹吸波器研究

课题来源于2016年度支持的国家自然科学基金项目,项目起止时间为2017年1月至2020年12月。 太赫兹吸波器在目标隐身、THz测量、成像抑制等方面有重要的应用价值,但传统的吸波器一旦成品,性能固定,无法根据需要调节。以石墨烯为代表的二维材料,具有场效应特性,表面电导率会随着外加偏置的不同而变化,为兼具超宽频带直接覆盖和在此超宽频带内自由调节到某些重点频率并高效吸波的太赫兹吸波器研究与设计开辟了一条技术途径。本项目开展基于石墨烯等二维材料的超宽带太赫兹吸波器电磁建模,并结合构建的电磁模型研究了吸波器的吸波机理及分析方法,以及对吸波器的吸波性能开展了验证性实验研究。具体创新与效益如下： 在基于超结构吸波器及其电磁特性方面,提出的超宽频带直接覆盖的极化不敏感太赫兹吸波器电磁建模的方法,采取不影响应用载体的气动力学性能的平面结构形式,使构建的吸波器不需经过调谐频段的间接途径实现超宽带性能;率先把基于磷烯的超结构概念用于吸波器研究与设计的尝试,拓展了超材料的研究范围。 在基础的分析方法方面,提出广义干涉法,用于解决基于层状结构的吸波器电磁特性理论分析问题;提出的用于验证结果可靠性的连分数方法和揭示吸波器吸波机理的广义干涉相消,对发展补充用于吸波器分析的理论性方法和手段具有重要的科学意义。 在基于石墨烯微结构的THz吸波器设计、加工及可调谐性能实验测试方面,较早开展的基于石墨烯的太赫兹吸波器超宽带吸波特性的验证性实验,完成基于石墨烯微结构的器件加工与实验测试,突破了石墨烯微结构THz器件加工与实验测试瓶颈,形成了一套基于石墨烯的吸波器完整的研究体系,为构建的吸波器模型未来应用提供重要的数据支撑,也为吸波器吸收性能和理论方法的可靠性提供科学依据。