石墨烯 - 电介质复合超材料：从椭圆到双曲波矢色散的演变及横向介电常数近零条件
介观与纳米尺度物理
2014-05-26 v1
摘要
我们研究了一种多层石墨烯 - 电介质复合材料，该材料由亚波长厚度的电介质间隔层分隔的石墨烯片组成，发现其在远红外和中红外频率下表现出双曲等频波矢色散，允许在电介质中原本会消逝的波进行传播。考虑了静电偏置以实现从双曲色散到椭圆色散的可调和可控转变。我们探讨了有效介质近似 (EMA) 在模拟波传播方面的有效性和局限性，以及由于布里渊区边缘导致的传播空间谱截止。我们发现 EMA 能够在特定条件下预测等频色散图的转变。基于石墨烯的复合材料允许在双曲色散机制下传播后向波，在椭圆机制下传播前向波。从双曲色散机制到椭圆色散机制的转变由横向介电常数近零 (TENZ) 条件控制，这意味着与双曲机制相比，其传播谱更平坦、更宽，但衰减更高。我们还研究了在该条件下多层结构的可调谐透明性，并将其与其他表现出 ENZ 现象的材料进行了对比。
引用
@article{arxiv.1305.3956,
title = {Graphene-Dielectric Composite Metamaterials: Evolution from Elliptic to Hyperbolic Wavevector Dispersion and The Transverse Epsilon-Near-Zero Condition},
author = {Mohamed A. K. Othman and Caner Guclu and Filippo Capolino},
journal= {arXiv preprint arXiv:1305.3956},
year = {2014}
}
备注
to be published in Journal of Nanophotonics