Tunable perfect absorption and versatile applications based on a simple black phosphorus metasurface in terahertz

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作者
Yixuan Wang,Wei Cui,Yang Ren,Zhenxiong Li,Lei Zhang,Wenli Lei,Yashan Huo,Zhihui He
出处
期刊:Infrared Physics & Technology [Elsevier]
卷期号:136: 105091-105091 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.infrared.2023.105091
摘要

In this study, we introduce a simple black phosphorus (BP) metasurface consisting of a square BP sheet placed on a silicon substrate. The proposed metasurface achieves perfect absorption through guided modes, with an absorbance spectrum peaking at 99.85 % for an electron doping concentration of 0.8 × 1018 m−2. We demonstrate the tunability of the absorbance spectrum using polarization angles and electron doping concentrations, as evidenced by finite-difference time-domain (FDTD) simulations and coupled-mode theory (CMT) calculations. Furthermore, we assess the sensing capabilities of BP-based metasurface, achieving a maximum sensitivity of 120.1 GHz/RIU. Additionally, we investigate the slow-light effect at various electron doping concentrations, reaching a maximum group index of 149924. This work provides valuable insights into the potential practical applications of BP-based metasurface and contributes to the advancement of sophisticated optical devices.
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