可调节的太赫兹生物传感和屏蔽,使用石墨烯增强的介电共振器吸收器
Patri Upender1, Kuldeep Yadav2
1School of Electronics Engineering, Vellore Institute of Technology, Chennai, Tamil Nadu, India. upender.p@vit.ac.in.
Scientific reports
|July 20, 2025
概括
这项研究引入了一种新的石墨烯增强的太赫兹 (THz) 吸收器,提供超宽带吸收和可调节的窄带功能. 它的高灵敏度和稳定性使其非常适合用于先进的生物传感和电磁干扰屏蔽应用.
科学领域:
- 光子学和等离子学.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电磁学 电磁学 电磁学 电磁学
背景情况:
- 太赫兹 (THz) 技术需要高效的吸收器来进行传感和屏蔽.
- 石墨烯的独特特性为可调节的电磁器件提供了潜力.
- 介电共振器结构为紧的THz设备提供了一个平台.
研究的目的:
- 设计和演示一个紧的,可调节的THz吸收器,具有宽带和窄带吸收.
- 为了研究吸收器在带宽,可调性,极化不敏感性和角稳定性方面的性能.
- 评估吸收器适用于生物传感和电磁干扰 (EMI) 屏蔽应用.
主要方法:
- 一个用石墨烯增强的介电共振器结构被设计和模拟.
- 在广泛的频率范围 (1.0713.3 THz) 中分析了吸收光谱.
- 通过调节石墨烯化学潜力 (μc) 来实现化.
- 计算了性能指标,包括灵敏度,功绩数字 (FOM) 和质量因子 (Q).
- 评估了电磁干扰屏蔽的有效性.
主要成果:
- 从1.07到13.3 THz (12.23 THz带宽) 实现了超宽带吸收.
- 通过石墨烯化学电位调整,证明了可调节的窄带吸收峰值在6.81 THz.
- 证实了极化不敏感性和高吸收稳定性,直至70°的入射角度.
- 在生物感知方面获得了高性能:灵敏度 (S) 为5.11 THz/RIU,FOM为601.2 RIU-1和Q因子为1322.5.5.
- 展示了有效的EM干扰屏蔽,吸收>10dB和反射率<1dB.
结论:
- 拟议的用石墨烯增强的THz吸收器提供了多功能,高性能的特性.
- 它的可调宽带和窄带吸收能力适合先进的传感.
- 结构的稳定性和屏蔽效率表明隐形和EMI保护的潜力.
