迈向石墨烯中太赫兹波吸收的最终调控

人们普遍认为，低迁移率石墨烯中微弱的光-物质相互作用极大地限制了基于石墨烯的光电器件（如可调吸收体或开关）的可调性。本文中，我们建立并使用了一个简单的电路模型来理解石墨烯薄层中的吸收。特别地，我们表明光与非常高迁移率的石墨烯薄层也发生微弱相互作用，并提出了克服这些问题的系统性设计方法。该结果使我们能够在太赫兹波段证明，在几乎覆盖所有已报道室温迁移率范围的宽广迁移率取值内，均可实现具有优异电可调性的完美吸收。值得注意的是，聚焦于最实用的低迁移率石墨烯器件，我们用两种情况例证了我们的理论：具有近 100% 调制效率的频率可调吸收体和可开关吸收体。我们的工作为设计高可调吸收体提供了系统性且具指导性的见解，且不受石墨烯迁移率限制。该设计策略和所发展的解析模型原则上可推广至从微波到中红外区域的其他波长范围，以及其他二维材料如过渡金属硫族化物（TMDs）和黑磷。