Multifunctional terahertz metasurface utilizing Dirac semi-metal and vanadium dioxide hybrid metamaterials

Switchable ultra-broadband absorption and polarization conversion terahertz metasurface

“…超表面通常功能单一，不能满足当前技术发展日益增长的要求。利用可调材料石 墨烯 [1][2][3] 、Dirac 半金属 [4][5][6] 、光敏硅 [7][8][9] 和二氧化钒 [10][11][12][13] 组成复合超表面器件引起 广泛关注，可以实现功能动态调控的器件。其中，相变材料二氧化钒可以通过热、 电或光激励实现从绝缘态到金属态转变，而且该材料相变可逆。2021 年 Liu 等 人 [14] 设计了石墨烯与二氧化钒复合超表面结构， 实现双宽带可切换太赫兹吸收器， 吸收率大于 90%。 2022 年 Jiang 等人 [15] 构建了二氧化钒超表面实现反射和透射交 叉极化转换功能。Niu 等人 [16] 提出了二氧化钒双功能超表面，改变二氧化钒的电 导特性实现了吸收和极化转换。Peng 等人 [17] 设计了二氧化钒超表面来实现宽带 吸收和偏振转换之间的转换。2023 年，Lian 等人 [18] 提出了一种基于二氧化钒的 多功能太赫兹超表面结构，二氧化钒处于金属态时，该结构在 1.97~4.63THz 频 率内实现太赫兹吸收；二氧化钒处于绝缘态时，该结构可以作为一个宽带线极化 转换器。 本文提出了一种二氧化钒和金属复合的超表面结构实现宽带吸收和极化转 换功能。当二氧化钒处于金属态时，该结构在6.32~18.06THz频率范围内实现吸 收率大于90%的宽带吸收，带宽达到11.74THz，相对吸收带宽为96.3%。当二氧 化钒处于绝缘态时， 设计的超表面在2.41~3.42THz、 4.78~7.48THz和9.53~9.73THz…”