【摘 要】
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太赫兹波是一种介于红外和毫米波之间的亚毫米波,波长范围为0.03~3 mm,有许多其他电磁波不具备的独特性质,在雷达、国土安全、通信等领域有许多潜在应用。超材料是人工设计的周期性或非周期性排列的亚波长结构单元,能够实现自然材料所不具有的电磁特性。相比于对称性开口谐振环结构与激励电磁波产生的LC谐振模式,非对称结构的谐振模式为Fano谐振,具有较低的电磁损耗,因此具有重要的应用潜力。本文利用仿真软件
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太赫兹波是一种介于红外和毫米波之间的亚毫米波,波长范围为0.03~3 mm,有许多其他电磁波不具备的独特性质,在雷达、国土安全、通信等领域有许多潜在应用。超材料是人工设计的周期性或非周期性排列的亚波长结构单元,能够实现自然材料所不具有的电磁特性。相比于对称性开口谐振环结构与激励电磁波产生的LC谐振模式,非对称结构的谐振模式为Fano谐振,具有较低的电磁损耗,因此具有重要的应用潜力。本文利用仿真软件系统研究了开口间隔、线宽、开口间距对非对称开口谐振环Fano共振吸收峰位和强度的影响,探究了单层MoS2对Fano共振的影响,并进一步实验构筑了单层MoS2非对称开口谐振环器件,对MoS2引入前后Fano共振性能进行了测试分析,具体研究内容如下:首先,利用CST仿真软件研究了非对称双开口谐振环结构参数对Fano共振峰和吸收率的影响。发现随着线宽的增加,Fano共振和吸收频率均发生蓝移,而强度并未发生改变,当线宽超过一定数值时,其吸收率反而出现下降的趋势。随着开口间隙的增加,共振频率发生蓝移,共振强度略微的增加,吸收强度和吸收频率保持不变。随着间隙之间宽度的增加,共振频率发生红移,共振强度减小,吸收强度在特定的间隙之间的宽度下保持最高。当引入单层MoS2时,非对称双开口谐振环结构的Fano共振消失,其吸收率保持较高的状态,吸收频率的范围变大。然后,我们采用微加工技术制备了非对称谐振环结构,并利用湿法转移把单层MoS2成功转移到非对称谐振环的表面,对其形貌、拉曼光谱和THz时域光谱进行了研究。根据转移前后的光镜图可以看出,MoS2薄膜已经覆盖在双开口谐振环的开口之上,且在383 cm-1和404 cm-1处可以看到MoS2的拉曼特征峰E2g和A1g,两峰之间的间距为21 cm-1,说明MoS2为单层。复合结构进行THz时域光谱分析,发现透射曲线存在偏移现象且具有很多小的波峰,这是因为实验制备出的金属材料尺寸存在误差和薄层MoS2不能完全覆盖在超材料结构上,其次,实验噪声也会影响结果。最后曲线的大体走向和仿真结果一样,说明MoS2引入能加强超结构对电磁波的吸收。综上,我们研究了非对称双开口谐振环结构参数对Fano共振、吸收峰位和吸收频率的影响,对其结构进行优化后,引入单层MoS2来对Fano共振进行调控。进一步构筑了相应的非对称谐振环器件,THz时域光谱结果表明,单层MoS2的引入能有效增强超结构对电磁波的吸收和拓展吸波区间。对新型吸波材料的设计和调控提供了思路。
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