团队展示了石墨烯和分层等离子体超材料的超宽带可调谐太赫兹吸收器

完美吸收源自导电材料中价电子与光的强烈相互作用。光学超材料是利用卓越光子捕获能力的有效方法。因此，完美的吸收器可以通过纳米级共振等离子体和超材料结构来实现。

超材料完美吸收器(MPA)通常由周期性亚波长金属(例如等离子体超级吸收器)或介电谐振单元组成。与静态无源物理系统相比，可调谐超材料可以动态操纵电磁波，从而改善光学响应的​​多维控制。有两种典型的策略来实现超材料的可调特性：机械重建和改变超材料的晶格结构。

与这些经典方法相比，功能材料和超材料结构的结合提供了一种通过外部刺激改变材料光学特性的方法，并且具有更快的响应速度。石墨烯作为典型的可调谐功能材料，具有优异的机械、电学和光学特性。将石墨烯纳入超材料结构可以显着增强光与物质的相互作用。

在这方面，吴卫平教授的团队利用石墨烯和分层结构等离子体超材料的独特性能，展示了一种新型可调谐超宽带太赫兹吸收器。该团队的研究论文发表在《先进设备与仪器》杂志上。

该超材料结构包括交替的T形金条/方块、介电层以及金层上的石墨烯层。 MPA 在 20.8 THz 至 39.7 THz 的超宽频率范围内平均吸收率达到 90%。通过电场图分析了宽带特性的起源，并研究了石墨烯对吸收窗口的调制。进一步研究了不同参数对结果的影响，并探讨了该结构在光电子领域的潜在应用。

最后，将一些最近报道的太赫兹-远红外波段宽带吸收体与当前的工作结果进行了比较和分析。所提出的超材料宽带吸收器具有更高的平均吸收率和更宽的频率范围。所提出的结构只有一层图案金，与其他文献相比在制造方面具有很大的优势。

总之，提出并研究了一种新型石墨烯和分层结构等离子体超材料的超宽带可调谐太赫兹吸收器，并数值研究了从20.8 THz到39.7 THz的近乎完美的超宽带吸收。所提出的吸收器是通过在每个单元中交替布置两个不同尺寸的金结构来实现的。宽带吸收器超过90%吸收的带宽约为18.9 THz。

通过调节石墨烯的费米能级，可以调节超宽带的位置。此外，定量分析了几何参数对吸收体吸收光谱的影响。这些结果意味着这项工作中提出的超材料吸收器可以导致可调谐滤波、探测器、受控热辐射和其他光子器件领域的进一步改进。