طراحی یک جاذب کامل فرامواد چند-باند گرافنی با قابلیت قطبش غیرحساس برای کاربردهای تراهرتز

نوع مقاله : مقاله برق

نویسنده

دانشگاه گرمسار

چکیده

در این مقاله یک جاذب کامل فرامواد غیرحساس به قطبش بر پایه گرافن در محدوده فرکانس تراهرتز ارائه شده است. این جاذب از یک لایه الگوی گرافن در بالای ساختار، یک لایه جداکننده دی الکتریک و یک لایه طلا در پایین ساختار تشکیل شده است. در ساختار پیشنهادی، قابلیت جذب کامل با حذف کامل تابش و نور منعکس شده و اتلاف کامل انرژی تابشی بررسی شده است. در ابتدا، ساختار پیشنهادی و فرآیند طراحی آن مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شد که در سه باند، نتایج جذب کامل در فرکانس های 2، 95/2 و 75/3 تراهرتز به ترتیب 5/93%، 8/99% و 1/98% محقق شده است. همچنین، مکانیسم فیزیکی عملکرد ساختار توسط توزیع سطحی میدان الکتریکی و همچنین تغییرات هندسی ساختار بررسی شده است. علاوه بر این، طراحی ساختار پیشنهادی با سطح گرافن این مزیت را فراهم کرده تا بتوان فرکانس تشدید را بدون تغییر مجدد ساختار پیشنهادی، توسط تغییرات سطح انرژی فرمی و زمان واهلش گرافن تنظیم نمود. با بررسی انجام شده، مشخص شد که جاذب کامل پیشنهادی فرامواد به قطبش حساس نبوده و نسبت به زاویه تابش تحمل بیشتری دارد. بر این اساس، جاذب باندوسیع پیشنهادی در این مقاله، در فیلتر، شناسایی، تصویربرداری، ردیاب های خورشیدی و سایر کاربردها دارای پتانسیل بالقوه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design of a Graphene-Based Multi-Band Metamaterial Perfect Absorber with Polarization-Insensitive Ability for Terahertz Applications

نویسنده [English]

  • Mohammad M Fakharian
University of Garmsar
چکیده [English]

This paper presents a graphene-based polarization-insensitive metamaterial perfect absorber at terahertz frequency range. The absorber consists of a graphene pattern layer at the top of the structure, a dielectric spacer layer, and an Au layer at the bottom of the structure. In the proposed structure, the ability of perfect absorption is investigated by the complete suppression of radiation and reflected light and the complete dissipation of incident energy. At the first, the proposed structure and its design process are verified and it is shown that in the three bands, the results of perfect absorption at frequencies of 2, 2.95 and 3.75 terahertz are achieved with absorption rates of 93.5%, 99.8% and 98.1%, respectively. Also, the physical mechanism of structure performance is investigated by the surface distribution of the electric field, as well as the geometric changes of the structure. In addition, the design of the proposed structure with graphene provides this advantage so that the resonant frequency can be adjusted by changing the Fermi energy level and graphene relaxation time without changing the proposed structure again. With the study, it is found that the proposed metamaterials perfect absorber is not sensitive to polarization and is more tolerant to the angle of incident radiation. Accordingly, the proposed broadband absorber in this paper has potential in imaging, detection, filtering, solar tracking and other applications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Perfect absorber
  • metamaterial
  • graphene
  • triple-band
  • polarization
  • terahertz