论文部分内容阅读
半金属性材料石墨烯可在太赫兹至中红外频率范围激发表面等离子体共振，且经由外加门电路对石墨烯载流子浓度的影响，可实现对石墨烯结构工作频段及带宽的调节，是太赫兹频段最有潜力的新型表面等离激元替代性材料。 本研究使用基于有限积分法的CST Microwave Studio对所设计结构进行仿真分析，文中介绍了石墨烯表面电导率的建模，研究了太赫兹波段石墨烯十字结构、耶路撒冷结构、双十字结构以及嵌套环结构的透射特性，并根据各结构表面电流分布、结构参数影响规律以及化学势变化分析对应结构的谐振特性变化，以及谐振峰产生机理。研究表明，石墨烯耶路撒冷结构在工作频段产生双频特性，具有带阻特性；在衬底材料上下表面作不同尺寸十字结构，该结构在工作频段内形成三个频率阻止点，各谐振峰分别为0.84THz，1.20THz，1.70THz，谐振峰主要来自于两个十字结构自身产生的阻带特性；应用等效电路模型研究基于金属材料的嵌套环结构的谐振特性，并分析极化角变化对其谐振特性的影响，该结构在一定角度内具有极化不敏感性，对比分析石墨烯嵌套环结构，该结构谐振峰主要来自各层环结构电流响应，以及相邻环上反向振荡电流激发的磁场响应作用。利用石墨烯设计滤波结构，可应用等效电路模型、表面电流分布对其进行分析。另外，金属材料介电常数的控制和改变较为困难，相比之下，通过对石墨烯载流子浓度的调节可实现其电导率的调控。基于石墨烯的滤波结构研究在设计小型化、动态可调、更宽频带的太赫兹滤波器方面具有重要的参考价值。