基于石墨烯超表面交叉极化转换器的宽带生物传感器

以 SARS-CoV-2 病毒为例，我们展示了一种在太赫兹间隙（terahertz gap）内工作的基于石墨烯超表面的交叉极化转换器的设计与分析，用于在宽光谱范围内检测生物分子。据我们所知，本设计报告了石墨烯基超构传感器在 THz 区域内最宽的工作频带。每个超原子由连续金层之上的二氧化硅上的石墨烯图案组成，并在目标频段（1. 88 THz-2. 81 THz）内表现出接近于 1 的交叉极化转换率（PCR）以及 0. 926 THz 的 90% PCR 带宽。所提出的器件展现出额外的优势，包括超薄结构（/7. 84）和紧凑的晶格尺寸（/10. 66），明显优于近期报道的其他石墨烯超表面生物传感器。该器件在太赫兹间隙内 0. 926 THz 的宽跨度上提供了高达 490 GHz/RIU 的灵敏度和 0. 377 的品质因数（FoM）。该器件的电磁响应已通过仿真输出的严格数值分析以及建立详细的电路模型得到了验证。该器件在入射波斜入射时表现出近 40° 的角度稳定性。