《石墨烯基雙曲超材料的可調光學特性及其套用》是依託深圳大學，由戴小玉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：石墨烯基雙曲超材料的可調光學特性及其套用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：戴小玉
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雙曲超材料是一種強各向異性的超材料，已被研究者用於實現各種新穎的光學效應,例如，波導、成像、感測、量子和熱學工程等。但是，高損耗、不易主動調控和有限頻寬等都限制了雙曲超材料的實際套用。石墨烯的出現為實現低損耗、寬頻和主動可調的雙曲超材料提供了新的途徑。本項目將開展石墨烯-電介質多層結構形成的雙曲超材料的可調諧光學特性（如透射、反射和吸收等）的研究，揭示各種基本光學特性的調控機理，提出近紅外和太赫茲波段的可調諧、低損耗和可工作於寬頻的石墨烯雙曲超材料的實現方法，並探索石墨烯雙曲超材料在調控透射、反射，實現完美吸收、空間濾波和偏振控制等方面的套用為潛在的研究目標。我們也希望將石墨烯雙曲超材料的工作擴展到其他二維原子晶體材料上，設計出新一代的超功能器件，為將來的光通信和太赫茲通信提供各種新型器件。
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結題摘要
雙曲超材料（HMMs）是一種強各向異性的超材料，已被研究者用於實現各種新穎的光學效應,例如，波導、成像、感測、量子和熱學工程等。但是，高損耗、不易主動調控和有限頻寬等都限制了雙曲超材料的實際套用。石墨烯的出現為實現低損耗、寬頻和主動可調的雙曲超材料提供了新的途徑。 通過三年的研究，我們主要完成了一下幾個工作：1. 提出了可調諧石墨烯雙曲超材料的實現方法，並將該方法拓展到其他二維材料，如黑磷和hBN材料等；2. 基於石墨烯、黑磷和hBN等雙曲超材料，設計了一系列可調控的全光吸收器件，如基於石墨烯/氮化硼雙曲材料吸收器、基於氮化硼雙曲晶體臨界耦合現象的全吸收器件、基於黑磷雙曲特性的相干吸收器等等，為HMMs在吸收器件方面的套用指明了道路；3. 研究了基於石墨烯HMMs和具有雙曲色散特性的hBN平板的電漿平板波導特性，與傳統超材料波導相比，雙曲波導具有更多的導波模式；4. 由於hBN材料特殊的雙曲特性，首次理論研究了石墨烯介於hBN和非線性介質結構中的非線性表面聲子-等離子激元的特性； 5.基於石墨烯和黑磷對生物分子優異的吸附特性，設計了一系列的高性能的生物感測器，如二硫化鉬-石墨烯異質結在生物感測器、少層黑磷-石墨烯/TMDCs的異質結的高靈敏度SPR生化感測器、基於黑磷損耗模的高靈敏度生物感測器等等，為二維材料在生物感測器方面的套用提供了理論基礎；6.基於石墨烯優異的非線性光學特性，研究了石墨烯及其複合結構的非線性光學雙穩態現象；7.開展了石墨烯表面等離激元和其他共振模式耦合的Fano共振和強共振現象研究，並將它套用於生物感測器。 我們的工作揭示了石墨烯雙曲超材料中表面等離激元的耦合機理，探索了石墨烯雙曲超材料的可調諧光學特性，提出了可調諧石墨烯HMMs的製備方法，並探索了石墨烯HMMs在調控透射、反射，吸收、非線性、生物感測器、波導、Fano共振等方面的套用。
