集成石墨烯的太赫兹有源超材料电磁特性及可控功能器件研究

基本信息
批准号:61307128
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:司黎明
学科分类:
依托单位:北京理工大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘埇,朱思衡,卢宏达,韩敏,史君宇,唐海波,高子健
关键词:
石墨烯负微分电阻动态电导率太赫兹波超材料
结项摘要

The evolution of modern terahertz (THz) technology relies on the application of new theories, novel materials, as well as advanced manufacturing processes. Metamaterials are artificially composite materials, offering unique electric and/or magnetic responses do not normally exist in natural materials. Metamaterials-based electromagnetic functional devices have been recognized with the advantages both in the operating frequency range and the performances. Moreover, by incorporating active devices or controllable media into metamaterials, one can realize active metamaterials which may possess frequency-agile, controllable dispersion, loss compensation or even net gain, providing a powerful way for designing THz controllable functional devices. Owing to the unique electric characteristics at room temperature, such as the dynamic conductivity and the negative differential resistance, graphene is a particularly suitable material for the THz active devices or controllable media, through adjusting external stimulus such as electric field, magnetic field, or voltage. This project aims to develop and implement a novel type of THz active metamaterial by incorporating graphene with a dynamic conductivity and a negative differential resistance. Such graphene-incorporated THz active metamaterial could enable novel applications in THz controllable functional devices design such as the electrically controllable transmission line, the beam scanning antenna, the modulator, etc.

太赫兹技术的突破必然依赖新理论、新材料和新工艺的应用。超材料可以弥补传统自然界材料电磁参数分布窄、可控范围小的缺陷,因而拥有传统材料无法显现的电磁特性。基于超材料的电磁功能器件较传统材料构成的器件无论是在工作频率覆盖范围还是功能特性都具有更大优势。进一步,通过将有源器件或可控材料嵌入到无源超材料中,使其电磁特性参数可以随外加激励的变化而改变,从而获得具有频率捷变、色散可控、损耗补偿甚至净增益的有源超材料,是实现太赫兹波可控功能器件的一个有效途径。通过调节外加电场、磁场或电压,石墨烯可表现出常温 下的太赫兹频段动态电导率、负微分电阻等特性,可被有效地用作设计太赫兹有源器件和可控材料。本项目提出利用石墨烯在常温下太赫兹频段的动态电导率和负微分电阻特性研究太赫兹有源超材料,并将该集成石墨烯的太赫兹有源超材料应用于太赫兹波可控功能器件设计,如太赫兹电控传输线、波束扫描天线、调制器等。

项目摘要

超材料可以弥补传统自然界材料电磁参数分布窄、可控范围小的缺陷,因而拥有传统材料无法显现的电磁特性。集成超材料的电磁功能器件较传统材料构成的器件无论是在工作频率覆盖范围还是功能特性都具有更大优势。太赫兹技术的突破必然依赖新理论、新材料和新工艺的发展。本项目提出利用集成石墨稀超材料应用于微波、毫米波、太赫兹波功能器件设计。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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