基于石墨烯超材料的太赫兹五频段折射率传感器

贾以琳a，b，c，d张春丽a，b，c，d刘雁飞a，b，c，d吴倩楠a，b，c，d （中北大学a.半导体与物理学院；b.前沿交叉科学研究院；c.微系统集成研究中心；d.仪器与智能未来技术学院）

摘要： 针对目前太赫兹折射率传感器波段单一且灵敏度低的问题，提出一种基于石墨烯超材料的五频段折射率传感器。通过CST电磁仿真软件对传感器结构进行模拟仿真，确定了可以同时提高吸收率和灵敏度的特征尺寸。与传统超材料折射率传感器相比，通过调整石墨烯层的化学势和弛豫时间即可实现石墨烯吸收体的可调谐性。仿真结果表明，该折射率传感器在频率为4.535、6.3681、8.253、10.395和11.321THz时达到折射率吸收峰值， 吸收率分别为92.2%、99.5%、99.9%、90%和99.1%，且5个波段中最高折射率灵敏度为436GHz/RIU。与其他折射率传感器相比，该折射率传感器波段多且灵敏度高，具有良好的传感性能，可应用于光学检测、医学成像、生物传感等领域。

关键词： 折射率传感器； 太赫兹； 超材料； 石墨烯； 多波段