超材料是一种自然界不存在的人造材料,具有许多自然材料不具有的独特性质。超材料吸收器作为超材料研究的一个重要分支,是当前研究的一个热点。传统的超材料吸收器由金属谐振器-介质-金属底板构成,类似“三明治”结构,在特定的频段内可实现对电磁波的完美吸收。近年来,可调谐超材料吸收器由于在不改变其结构参数的情况下便可改变其吸收频段,在传感、检测、能量收集等方面具有广泛的应用前景。通常在吸收器的设计中,通过引入可开关二极管、相变材料、光敏材料或石墨烯材料等实现频率可调谐特性。本文主要基于石墨烯材料,设计了两种太赫兹宽带可调谐超材料吸收器,采用CST商业软件进行仿真分析,研究了所设计吸收器的吸收特性与吸收机理。主要内容如下:第一章主要介绍了超材料吸收器的研究背景和可调谐吸收器的国内外的研究进展。第二章设计了一种基于未图案化石墨烯的可调谐太赫兹超材料吸收器,其单元结构由开“米”字型缝隙的金属谐振器、无图案化的石墨烯层、介质层和金属底板四层构成。通过调节石墨烯的费米能,实现对吸收频率动态可调谐的宽带吸收特性。仿真研究表明,当石墨烯费米能调控为0.1eV时,吸收率达90%以上的绝对带宽为1.25THz,相对带宽达到49%。通过对电场和电流分布分析阐述了其宽带吸收机理。第三章设计了一种基于图案化石墨烯的可调谐太赫兹吸收/反射器,其单元结构由顶层的石墨烯图案层、中间介质板和底层金薄膜三层构成,顶层的石墨烯图案层由两个石墨烯方环和中间石墨烯方片构成。通过独立调控图案化石墨烯层上的石墨烯方片和石墨烯方环的费米能,该结构可工作在反射状态或可调谐的宽带吸收状态。具体为,当图案化石墨烯没有施加偏置电压时,该结构可实现对入射的电磁波几乎全反射;当石墨烯方片和两个石墨烯方环的费米能均调节为1eV时,该结构工作在宽带吸收状态,其吸收率超过90%的吸收带宽为2.0THz-3.75THz,相对吸收带宽达到61%。通过研究其阻抗特性、电场和电流分布解释了其宽带吸收的机制。另外通过对以上两种吸收器对不同偏振角与入射角的电磁波的吸收特性分析,发现所设计的两种结构均具有偏振角和入射角不敏感的宽带吸收特性。第四章总结全文的研究成果,展望下一步的工作。