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Tunable Graphene-Based Metasurface for Polarization-Independent Broadband Absorption in Lower Mid-Infrared (MIR) Range

材料科学 石墨烯 宽带 光电子学 极化(电化学) 吸收(声学) 光学 太赫兹辐射 摩尔吸收率 纳米技术 物理 复合材料 化学 物理化学
作者
Sambit Kumar Ghosh,Vinit Singh Yadav,Santanu Das,Somak Bhattacharyya
出处
期刊:IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:62 (2): 346-354 被引量:103
标识
DOI:10.1109/temc.2019.2900757
摘要

This paper proposes a tunable graphene-based wideband metasurface for high absorption in the lower mid-infrared frequency region. The unit cell of the proposed structure consists of slot generated out of modified fractal-shaped graphene layer deposited on top of amorphous silicon dioxide (SiO2) grown over 0.1-μm-thick gold layer. The structure exhibits distinctive high absorption greater than 90% absorptivity over the range of 3.69-9.77 THz covering a wideband of 6.08 THz. Incorporation of graphene in the metastructure can tune the absorption bandwidth owing to conductivity modulation of graphene by the control of impurity doping and mechanical stretching. Besides, the absorber is polarization independent under normal incidence because of the fourfold symmetry of the deposited graphene pattern. The designed prototype has been studied under oblique incidences for both transverse electric and transverse magnetic polarizations where wideband absorption has been experienced up to 40° incident angles for both cases. The prototype is found to be as thin as ~λ/11 with respect to the lowermost frequency of the absorption. The period of the unit cell is ~λ/13 supporting the effective homogeneity condition in subwavelength region. The structure can have applications toward sensing, spectroscopy, etc.
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