基于二氧化钒-狄拉克半金属混合超材料的单/双波段可切换太赫兹吸波器

• 作者: 易南宁 宗容 龚江 段韬 钱蓉蓉
• 来源期刊: 中国激光
• 学科: 物理学
• 关键词: 材料 光学设备 太赫兹 二氧化钒 狄拉克半金属 吸收
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 太赫兹技术|Terahertz Technology
• 页码范围: 180-189
• 页数: 10页
• 分类号: O436
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CJL202249.0314002

摘要

提出了一种基于二氧化钒-狄拉克半金属混合超材料的单/双波段可切换太赫兹吸波器设计.利用二氧化钒的可逆相变特性来实现单/双波段功能之间的切换,当二氧化钒处于绝缘态时,通过改变狄拉克半金属的费米能级能量,可实现吸收峰值大小和位置的调控.数值仿真表明:当二氧化钒处于绝缘态且狄拉克半金属的费米能级能量设定为160 meV时,吸波器可以在0.97 THz和3.152 THz处出现两个吸收峰,吸收率分别为99.3％和99.7％,均超过了99％,说明在这两个谐振频率点处实现了几乎完美的吸收.而当二氧化钒变为金属态且狄拉克半金属的费米能级能量为160 meV时,吸波器在4.246 THz处出现一个吸收峰,吸收峰值超过98％.实际上,由于狄拉克半金属的存在,吸收率会受到费米能级能量的影响,仿真结果发现:当VO2处于绝缘态时,狄拉克半金属费米能级能量对吸收峰值和谐振频率点有较大的影响;然而,当VO2处于金属态时,狄拉克半金属的费米能级能量几乎不会改变吸收峰值和谐振频率.为了验证吸波器的吸波机理,引入阻抗匹配理论对吸波器进行分析.所提出的可切换超材料吸波器可以广泛地应用于成像等领域.