Nghiên cứu tính chất hấp thụ sóng điện từ đẳng hướng của vật liệu biến hóa trên cơ sở kết hợp với graphene

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tơi, hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thanh Tùng GS.TS Vũ Đình Lãm Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố tác giả khác NGHIÊN CỨU SINH TRẦN VĂN HUỲNH MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ (MPAs) 1.1.1 Khái niệm vật liệu MPAs 1.1.2 Các hướng nghiên cứu vật liệu MPAs 10 1.1.3 Tiềm phát triển ứng dụng vật liệu MPAs 23 1.2 Các tương tác điện từ vật liệu MMs 27 1.2.1 Cộng hưởng điện 27 1.2.2 Cộng hưởng từ 29 1.2.3 Sự phối hợp trở kháng 32 1.3 Tổng quan vật liệu graphene 34 1.3.1 Tính chất điện từ graphene 34 1.3.2 Các phương pháp tổng hợp graphene 37 1.3.3 Một số ứng dụng graphene 38 1.4 Tổng quan vật liệu MPAs tích hợp graphene 40 1.4.1 Một số kỹ thuật tích hợp graphene MPAs 40 1.4.2 Điều khiển tính chất hấp thụ MPAs tích hợp graphene 48 1.4.3 Tiềm MPAs hai chiều tích hợp graphene 50 1.5 Kết luận 53 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 55 2.1 Phương pháp tính tốn bán lý thuyết lý thuyết môi trường hiệu dụng 56 2.2 Phương pháp mơ hình hóa sử dụng mạch LC tương đương 58 2.3 Phương pháp mô vật lý 62 2.4 Kết luận 66 CHƯƠNG VẬT LIỆU MPAs HẤP THỤ ĐẲNG HƯỚNG HAI CHIỀU 67 3.1 Tính chất điện từ cấu trúc CW hoạt động vùng THz 67 3.2 Tính chất điện từ cấu trúc CWP hoạt động vùng THz 71 3.3 MPAs hấp thụ đẳng hướng hai chiều 78 3.4 MPAs hấp thụ hai chiều theo chế chồng chập cộng hưởng 80 3.4.1 Đặc tính hấp thụ hiệu suất cao MPAs hấp thụ hai chiều sử dụng chế chồng chập cộng hưởng 80 3.4.2 Kết mô hấp thụ hai chiều DP 82 3.5 MPAs hấp thụ hai chiều theo chế lai hóa cộng hưởng từ 86 3.5.1 Thiết kế HMA cấu trúc cặp DP 87 3.5.2 Đặc tính hấp thụ HMA cấu trúc cặp DP 88 3.5.3 Tối ưu hóa tính chất hấp thụ HMA cấu trúc cặp DP 93 3.6 Kết luận 96 CHƯƠNG VẬT LIỆU MPAs TÍCH HỢP GRAPHENE 98 4.1 Ảnh hưởng graphene đến tính chất điện từ vật liệu MMs vùng tần số THz 98 4.2 Điều khiển tính chất điện từ MPA chiều tích hợp graphene .104 4.2.1 Điều khiển tần số MPA chiều tích hợp graphene 104 4.2.2 Điều khiển cường độ hấp thụ MPA chiều tích hợp graphene 107 4.2.3 Điều khiển cường độ hấp thụ dải tần rộng MPA chiều tích hợp graphene 111 4.3 MMs đẳng hướng tích hợp graphene cấu trúc CW hình kim cương 113 4.4 Vật liệu MPA tích hợp graphene hấp thụ đẳng hướng theo chế chồng chập cộng hưởng 118 4.4.1 MPA cấu trúc CWP hình kim cương 118 4.4.2 Thiết kế tối ưu cấu trúc CWP hình kim cương tích hợp graphene 120 4.4.3 Cơ chế chuyển đổi hấp thụ 125 4.5 Vật liệu MPA tích hợp graphene hấp thụ đẳng hướng theo chế lai hóa cộng hưởng từ 129 4.5.1 Thiết kế MPA lai hóa tích hợp graphene 130 4.5.2 Tính chất hấp thụ vật liệu MPA lai hóa tích hợp graphene 131 4.5.3 Điều khiển tính chất hấp thụ MPA lai hóa tích hợp graphene 134 4.5.4 Tính chất hấp thụ góc rộng 139 4.6 Kết luận 140 KẾT LUẬN CHUNG 142 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 143 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 146 MỞ ĐẦU Hiện nay, cách mạng khoa học cơng nghệ 4.0 hay cịn gọi cách mạng công nghệ số phát triển nhanh chóng phục vụ nhu cầu ngày cao người Nó bao gồm nhiều lĩnh vực trí tuệ nhân tạo, chế tạo rơ bốt, phân tích liệu lớn, điện tốn đám mây, phát triển mạng 5G, công nghệ in 3D, công nghệ nano, công nghệ sinh học, khoa học vật liệu, lưu trữ lượng Trong đó, khoa học vật liệu lĩnh vực đóng vai trị quan trọng Việc nghiên cứu tạo vật liệu với tính chất độc đáo, thú vị ưu việt hẳn so với vật liệu tự nhiên quan tâm hàng đầu Nhu cầu dẫn đến nghiên cứu mạnh mẽ lý thuyết thực nghiệm lĩnh vực vật liệu biến hóa (Metamaterials – MMs) – vật liệu nhân tạo có nhiều tính chất lạ chưa quan sát tự nhiên Mặc dù, từ năm 1968, mơ hình lý thuyết Veselago dự đốn tồn tính chất vật liệu MMs [1], tên gọi “metamaterial” (tên gọi chung cho vật liệu nhân tạo chứa đặc tính vượt trội, kỳ lạ, không tồn tự nhiên) đến năm 2001 sử dụng lần Walser [2] Trong thời gian qua, vật liệu MMs tạo nên cách mạng vật liệu tiên tiến đặt nhiều thách thức khoa học MMs có đặc tính hiệu ứng điện động lực học thú vị, chẳng hạn chiết suất âm, hiệu ứng nghịch đảo dịch chuyển Doppler, hiệu ứng bẻ cong ánh sáng, hiệu ứng nghịch đảo phát xạ Cherenkov, hiệu ứng hấp thụ hoàn hảo sóng điện từ, [3-9] Những đặc tính khác lạ thú vị MMs nghiên cứu hoàn chỉnh ứng dụng vào thực tế giúp người thực hóa kỳ vọng trước tồn giới khoa học viễn tưởng Trong tương tác với sóng điện từ, MMs định nghĩa vật liệu có cấu trúc cộng hưởng điện từ nhân tạo, bao gồm ô sở xếp tuần hồn khơng tuần hồn Các cấu trúc sở gọi “giả ngun tử” có kích thước nhỏ nhiều lần bước sóng Các sở MMs thơng thường cộng hưởng tạo thành từ cấu trúc điện mơi – kim loại Tính chất điện từ MMs phụ thuộc nhiều vào cấu trúc vật lý ô sở chất lý – hóa vật liệu thành phần Lợi khiến cho vùng tần số hoạt động MMs linh hoạt thay đổi thơng qua việc thiết kế cấu trúc sở Do đó, MMs phù hợp cho ứng dụng với sóng điện từ hoạt động khoảng tần số định, từ vùng bước sóng dài (MHz) đến vùng bước sóng ngắn (quang học) [9-15] Bên cạnh khả hoạt động vùng tần số khác nhau, thiết kế linh hoạt MMs cịn có lợi kích thước, kích thước sở MMs nhỏ nhiều lần so với bước sóng hoạt động (thường nhỏ từ đến 10 lần) Do tồn tính chất đặc biệt sở hữu lợi khả ứng dụng, sản phẩm dựa MMs ngày xuất nhiều thị trường thương mại quốc tế [16] Có thể kể số lĩnh vực ứng dụng bật MMs giới thông tin viễn thông, an ninh quốc phịng, hàng khơng, y tế, Mặc dù, tính chất điện từ MMs quan tâm nghiên cứu mạnh mẽ, nhiên phụ thuộc vào cấu trúc sở nên tính chất thường khơng linh hoạt khó thay đổi sau chế tạo Do đó, có nhiều hướng nghiên cứu tích hợp vật liệu khác vào MMs với mục đích điều khiển tính chất điện từ chúng thông qua tác động ngoại vi nhiệt, điện trường, từ trường, chiếu sáng, … [17-21] Trong đó, sử dụng điện trường để điều khiển tính chất điện từ MMs có nhiều ưu khả điều chỉnh linh hoạt Cùng với phát triển MMs, graphene loại vật liệu 2D tiên tiến có nhiều tính chất điện từ thú vị, lần bóc tách vào năm 2004 nhà vật lý Đại học Manchester (Anh) Học viện công nghệ Vi điện tử Chernogolovka (Nga) [22] Graphene dạng màng hai chiều carbon, có bề dày gồm lớp nguyên tử với tính chất ưu việt độ truyền qua quang học cao, linh hoạt, độ dẫn điện cao điều khiển điện trường Tích hợp graphene vào thành phần vật liệu MMs ý tưởng đột phá lĩnh vực khoa học vật liệu tiên tiến triển khai nghiên cứu giới từ năm 2011 [23] Ưu độ dẫn graphene so với kim loại quý vàng, bạc không đáng kể, nhiên khả thay đổi độ dẫn đặc tính quang học graphene tác động ngoại vi điểm khác biệt lớn khiến chúng tạo hệ MMs siêu linh hoạt [24,25] Mặt khác, MMs sử dụng graphene dạng cấu trúc tuần hồn giúp tính chất thú vị graphene trở nên biến hóa so với dạng màng liên tục Kết hợp màng graphene thông thường với graphene cấu trúc hóa MMs cho phép mở rộng khả tận dụng ưu vật liệu graphene tính chất ứng dụng sử dụng xạ THz siêu thấu kính, gương phản xạ sóng điện từ, thiết bị hấp thụ phân cực sóng điện từ Cùng với xu nghiên cứu chung giới, nước hướng nghiên cứu tính chất điện từ MMs triển khai Viện Khoa học vật liệu từ năm 2009 phương pháp lý thuyết, mô phỏng, chế tạo đo đạc Đã có nhiều nghiên cứu triển khai, kể đến luận án Tiến sĩ nghiên cứu vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ (Metamaterials Perfect Absorbers – MPAs) vùng vi sóng (220 GHz) TS Đỗ Thành Việt năm 2015 [26] Cũng năm 2015, TS Nguyễn Thị Hiền hoàn thành luận án Tiến sĩ nghiên cứu vật liệu MMs lai hóa hoạt động vùng GHz có chiết suất âm [27] Kế thừa thành đó, năm 2017, TS Phạm Thị Trang bảo vệ thành công luận án Tiến sĩ, tiếp cận mơ hình lý thuyết kết hợp với mơ thực nghiệm nghiên cứu vật liệu MPAs có vùng hấp thụ vi sóng mở rộng theo mơ hình cộng hưởng bất đối xứng [28] Gần nhất, vào năm 2019, TS Đinh Hồng Tiệp nghiên cứu nguyên lý, chế MPAs hoạt động với băng tần rộng vùng tần số GHz [29] Đối với vùng tần số THz, năm 2018, cách phát triển mơ hình lý thuyết kỹ thuật mô MPA hấp thụ chiều hoạt động vùng tần số THz, TS Đặng Hồng Lưu tạo tiền đề quan trọng cho việc tiếp cận MPAs hoạt động vùng THz [30] Song song với thành công phát triển Viện Khoa học vật liệu, lĩnh vực nghiên cứu MMs nhân rộng nhiều nhóm nghiên cứu khác nước như: nhóm nghiên cứu PGS TS Trần Mạnh Cường, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội; nhóm nghiên cứu PGS TS Nguyễn Thị Quỳnh Hoa, Trường Đại học Vinh; nhóm nghiên cứu TS Lê Minh Thùy, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; nhóm PGS TS Lê Đắc Tuyên, Đại học Mỏ địa chất; nhóm TS Lê Văn Quỳnh, VinUni Sau mười năm triển khai nghiên cứu Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, hướng nghiên cứu vật liệu MMs đạt nhiều kết quan trọng cơng bố tạp chí quốc tế thuộc hệ thống SCIE, tạp chí chuyên ngành nước hội thảo khoa học uy tín [31-47] Tuy nhiên, tính chất điện từ vật liệu MMs phụ thuộc vào tính chất cộng hưởng tính chất vật lý vật liệu cấu thành, dải tần số hoạt động vật liệu MMs thường hẹp cố định sau chế tạo Bên cạnh đó, vật liệu cấu thành MMs thường khơng đàn hồi nên khó bao phủ bề mặt cong thực tế cần che chắn Do đó, cần tiếp tục nghiên cứu phát triển vật liệu MMs với tính điều khiển linh hoạt tần số hoạt động MMs sau chế tạo, mở rộng dải tần làm việc MMs từ GHz đến THz tần số quang học, sử dụng vật liệu có tính đàn hồi chế tạo MMs Vì vậy, nhóm chúng tơi tiếp tục nghiên cứu, mở rộng hợp tác nghiên cứu với nhóm nước giới Đại học Hanyang (Hàn Quốc), Đại học Leuven (Vương quốc Bỉ), Viện nghiên cứu hóa lý RIKEN (Nhật Bản) nhằm giải vấn đề thực hóa ứng dụng vật liệu MMs thực tế Tại thời điểm năm 2017, xây dựng đề cương luận án Tiến sĩ này, xu hướng tích hợp vật liệu 2D graphene vào MMs, cụ thể MPAs, để điều khiển tính chất hấp thụ hướng nhiều nhóm nghiên cứu giới quan tâm Mặc dù, hầu hết loại vật liệu MPAs tích hợp graphene cho phép thay đổi tần số biên độ hấp thụ, nhiên tồn hai nhược điểm lớn khiến khả ứng dụng loại vật liệu trở nên hạn chế, là: i) Chỉ có khả hấp thụ chiều phần lớn thiết kế MPAs sử dụng lớp kim loại phía sau ii) Chỉ có khả làm việc chế độ phản xạ (sóng tới ngồi vùng hấp thụ bị phản xạ lớp kim loại đóng vai trị gương điện từ) Do đó, nghiên cứu chất vật lý vật liệu MPAs, từ tích hợp với graphene, tối ưu hóa cấu trúc để tạo hệ vật liệu MPA tích hợp graphene có khả hấp thụ đẳng hướng hai chiều (thay hấp thụ theo chiều) hướng nghiên cứu mới, quan trọng, thiếu để đưa vật liệu MPAs tới ứng dụng thực tiễn quang học, quân sự, lượng y sinh Mục tiêu luận án Đề xuất mơ hình, làm rõ chế vật lý, thiết kế nghiên cứu đặc trưng điện từ MPAs hấp thụ đẳng hướng hai chiều Đề xuất mơ hình, làm rõ chế vật lý, thiết kế nghiên cứu khả điều khiển đặc trưng điện từ MPAs hấp thụ đẳng hướng hai chiều cách tích hợp vật liệu 2D graphene Đối tượng nghiên cứu luận án Vật liệu MPAs tích hợp graphene có khả hấp thụ đẳng hướng hai chiều hoạt động vùng tần số THz Phương pháp nghiên cứu luận án Luận án sử dụng phương pháp tính tốn bán lý thuyết, phương pháp lý thuyết môi trường hiệu dụng, phương pháp mơ hình hóa phương pháp mơ vật lý Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Luận án xây dựng, làm rõ chất vật lý vật liệu MPAs hoạt động vùng tần số THz, sở để thiết kế, tối ưu tham số cấu trúc MPAs để đạt tính chất điện từ mong muốn vùng tần số THz Từ đó, luận án đề xuất ý tưởng tạo MMs hấp thụ đẳng hướng hai chiều với hiệu suất hấp thụ cao chứng minh tính khả thi ý tưởng đề xuất mơ phỏng, tính tốn Bên cạnh đó, luận án trình bày kết nghiên cứu quan trọng tác giả MPAs tích hợp graphene so sánh, đánh giá với kết nghiên cứu tác giả khác giới Từ đó, luận án đề xuất mơ hình tích hợp graphene với MPAs hấp thụ hai chiều mơ hình điều khiển tính chất hấp thụ hai chiều MPAs thông qua điện chiều Luận án trình bày nguyên lý chung để tích hợp graphene vào MPAs, khả điều khiển tính chất điện từ MPAs tích hợp graphene điện trường Luận án tiếp nối nghiên cứu trước để góp phần xây dựng hệ thống tri thức, kỹ thuật công nghệ vật liệu biến hóa nước; đồng thời tài liệu tham khảo có giá trị cho nhà khoa học, nghiên cứu sinh học viên cao học nghiên cứu vật liệu MMs hoạt động vùng tần số THz nói chung MPAs hấp thụ hai chiều tích hợp graphene nói riêng Luận án mở nhiều triển vọng ứng dụng vật liệu MMs tương lai, đặc biệt lĩnh vực: thông tin liên lạc, cảm biến, lọc tần số y sinh Những đóng góp luận án Luận án tập trung giải hoàn thành vấn đề tính chất điện từ vật liệu MPAs, cụ thể là: i) Nghiên cứu đề xuất chế, xây dựng mơ hình vật lý, đưa thiết kế chứng minh khả hấp thụ đẳng hướng hai chiều cho MPAs hoạt động vùng tần số THz ii) Nghiên cứu cách hệ thống đặc trưng hấp thụ đẳng hướng hai chiều cho MPAs hoạt động vùng tần số THz iii) Nghiên cứu đề xuất chế, xây dựng mơ hình vật lý, đưa thiết kế chứng minh khả điều khiển tính chất hấp thụ đẳng hướng hai chiều MPAs tích hợp graphene hoạt động vùng tần số THz iv) Nghiên cứu cách hệ thống thay đổi tính chất hấp thụ đẳng hướng hai chiều MPAs tích hợp graphene hoạt động vùng tần số THz Bên cạnh phần Mở đầu, Kết luận Tài liệu tham khảo, Luận án chia thành bốn chương sau: Chương giới thiệu tổng quan hình thành, phát triển, hướng nghiên cứu vật liệu biến hóa hấp thụ MPAs, thành tựu đạt nghiên cứu vật liệu MPAs tích hợp graphene, cần thiết vật liệu MPAs hấp thụ hai chiều tích hợp graphene Chương trình bày cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu sử dụng luận án, bao gồm: phương pháp tính tốn bán lý thuyết, phương pháp mơ hình hóa sử dụng mạch LC tương đương, phương pháp lý thuyết môi trường hiệu dụng phương pháp mơ vật lý Chương trình bày chế vật lý hình thành khả hấp thụ hai chiều vật liệu MPAs kết áp dụng để thiết kế, chứng minh tạo thành vật liệu MPAs hấp thụ hai chiều sở cấu trúc cặp kim loại Chương trình bày kết nghiên cứu chế ảnh hưởng graphene tích hợp vào vật liệu MPAs từ dạng cấu trúc truyền thống đến cấu trúc hấp thụ hai chiều Khả điều khiển cường độ hấp thụ, khả hấp thụ góc tới rộng vật liệu MPAs hấp thụ hai chiều tích hợp graphene nghiên cứu làm rõ chương CHƯƠNG TỔNG QUAN Để làm rõ lý mục đích nghiên cứu luận án, chương luận án trình bày tổng quan về: vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ, tính chất điện graphene, vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ tích hợp graphene Trong tập trung trình bày hướng nghiên cứu vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ nói chung vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ tích hợp graphene nói riêng 1.1 Tổng quan vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ (MPAs) 1.1.1 Khái niệm vật liệu MPAs Thơng thường, có chùm sáng song song chiếu đến thấu kính rìa mỏng làm vật liệu tự nhiên đặt chân không (hoặc khơng khí) chùm tia ló hội tụ sau thấu kính ngược lại, thấu kính rìa dày chùm tia ló sau thấu kính bị phân kỳ Tuy nhiên, lần vào năm 1968, nhà khoa học Viện Vật lý Lebedev thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga, Victor Georgievich Veselago, đề xuất ý tưởng tồn vật liệu nhân tạo có chiết suất âm mà sau trở thành móng cho hệ vật liệu – vật liệu metamaterials (MMs) [1] Vật liệu Veselago đề xuất lúc cịn gọi “vật liệu tay trái” (Left-Handed Material – LHM) Vật liệu có đồng thời độ điện thẩm âm (ε < 0) độ từ thẩm âm (µ < 0) nhờ đó, ba véc tơ (E, H, k) lan truyền vật liệu theo quy tắc bàn tay trái thay theo quy tắc bàn tay phải vật liệu chiết suất dương (Right-Handed Material – RHM) Bằng mơ hình lý thuyết, Veselago rằng: sử dụng vật liệu chiết suất âm làm thấu kính [5] tượng truyền ánh sáng qua thấu kính bị nghịch đảo mơ tả Hình 1.1 Hình 1.1 Đường tia sáng qua thấu kính làm từ LHM đặt chân không [1] Năm 1996, mơ hình lưới dây kim loại, nhà khoa học John B Pendry cộng Đại học Hoàng gia Anh chứng minh loại vật liệu nhân tạo cho 153 97 Z Liu, X Liu, S Huang, P Pan, J Chen, G Liu, G Gu, “Automatically acquired broadband plasmonic-metamaterial black absorber during the metallic film-formation”, ACS Appl Mater Interfaces 7, 4962– 4968 (2015) 98 H Wang, V P Sivan, A Mitchell, G Rosengarten, P Phelan, L Wang, “Highly efficient selective metamaterial absorber for high-temperature solar thermal energy harvesting”, Sol Energy Mater Sol Cells 137, 235-242 (2015) 99 W Wang, Y Qu, K Du, S Bai, J Tian, M Pan, H Ye, M Qiu, Q Li, “Broadband optical absorption based on single-sized metal-dielectric-metal plasmonic nanostructures with high-ε″ metals”, Appl Phys Lett 110, 101101(2017) 100 G Liu, X Liu, J Chen, Y Li, L Shi, G Fu and Z Liu, “Near-unity, full-spectrum, nanoscale solar absorbers and near-perfect blackbody emitters”, Sol Energy Mater Sol Cells 190, 20-29 (2019) 101 J Li, X Chen, Z Yi, H Yang, Y Tang, Y Yi, W Yao, J Wang, Y Yi, “Broadband solar energy absorber based on monolayer molybdenum disulfide using tungsten elliptical arrays”, Mater Today Energy 16, 100390 (2020) 102 A Fallahi, A Yahaghi, H R Benedickter, H Abiri, M Shahabadi, C Hafner, “Thin wideband radar absorbers”, IEEE Trans Antennas Propag 58, 4051 (2010) 103 Z Zhou, K Chen, B Zhu, J Zhao, Y Feng, U Li, “Ultra-wideband microwave absorption by design and optimization of metasurface salisbury screen”, IEEE Access 6, 26843-11 (2018) 104 D Shrekenhamer, W Xu, S Venkatesh, D Schurig, S Sonkusale, W J Padilla, “Experimental Realization of a Metamaterial Detector Focal Plane Array”, Phys Rev Lett 109(17), 177401-5 (2012) 105 K Chen, R Adato, H Altug, “Dual-Band Perfect Absorber for Multispectral Plasmon-Enhanced Infrared Spectroscopy”, ACS Nano 6(9), 7998–8006 (2012) 106 K T Lin, H L Chen, Y S Lai, C C Yu, “Silicon-based broadband antenna for high responsivity and polarization-insensitive photodetection at telecommunication wavelengths”, Nat Commun 5(1), 3288-10 (2014) 107 X Liu, T Tyler, T Starr, A F Starr, N M Jokerst, W J Padilla, “Taming the Blackbody with Infrared Metamaterials as Selective Thermal Emitters”, Phys Rev Lett 107(4), 45901-45905 (2011) 108 C Wu, B Neuner III, J John, A Milder, B Zollars, S Savoy, G Shvets, “Metamaterial-based integrated plasmonic absorber/emitter for solar thermo-photovoltaic systems”, J Opt 14(2), 024005-7 (2012) 154 109 B Casse, W Lu, Y Huang, E Gultepe, L Menon, S Sridhar, “Superresolution imaging using a three-dimensional metamaterials nanolens”, Appl Phys Lett 96(2), 023114-3 (2010) 110 X Liu, T Starr, A F Starr, W J Padilla, “Infrared Spatial and Frequency Selective Metamaterial with Near-Unity Absorbance”, Phys Rev Lett 104(20), 207403-4 (2010) 111 A Sakurai, B Zhao, Z M Zhang, “Resonant frequency and bandwidth of metamaterial emitters and absorbers predicted by an RLC circuit model”, Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer 149, 33–40 (2014) 112 C Shemelya, D DeMeo, N P Latham, X Wu, C Bingham, W Padilla, T E Vandervelde, “Stable high temperature metamaterial emitters for thermophotovoltaic applications”, App Phys Lett 104, 201113-4 (2014) 113 S A Ramakrishna, T M Grzegorczyk, “Physics and Applications of Negative refractive index Materials”, Taylor & Francis Group, LLC (2009) 114 K S Novoselov, V I Fal'ko, L Colombo, P R Gellert, M G Schwab and K Kim, “A roadmap for graphene”, Nature 490, 192-200 (2012) 115 R R Nair, P Blake, A N Grigorenko, K S Novoselov, T J Booth, T Stauber, N M R Peres, A K Geim, “Fine structure constant defines visual transparency of graphene”, Science 320(5881), 1308 (2008) 116 J Moser, A Barreiro, A Bachtold, “Current-induced cleaning of graphene”, Appl Phys Lett 91, 163513 (2007) 117 D C Elias, R R Nair, T M G Mohiuddin, S V Morozov, P Blake, M P Halsall, A C Ferrari, D W Boukhvalov, M I Katsnelson, A K Geim, K S Novoselov, “Control of graphene’s properties by reversible hydrogenation: evidence for graphane”, Science 323, 610–613 (2009) 118 R R Nair, W Ren, R Jalil, I Riaz, V G Kravets, L Britnell, P Blake, F Schedin, A S Mayorov, S Yuan, M I Katsnelson, H.-M Cheng, W Strupinski, L G Bulusheva, A V Okotrub, I V Grigorieva, A N Grigorenko, K S Novoselov, A K Geim, “Fluorographene: a twodimensional counterpart of Teflon” Small 6, 2877–2884 (2010) 119 A S Mayorov, R V Gorbachev, S V Morozov, L Britnell, A Jalil, L A Ponomarenko, P Blake, K S Novoselov, K Watanabe, T Taniguchi, A K Geim, “Micrometer-scale ballistic transport in encapsulated graphene at room temperature”, Nano Lett 11, 2396–2399 (2011) 120 V P Gusynin, S G Sharapov, J P Carbotte, “Sum rules for the optical and Hall conductivity in graphene” Phys Rev B 75(16), 165407 (2007) 121 V P Gusynin, S G Sharapov, J P Carbotte, “On the universal AC optical background in graphene”, New J Phys 11(9), 095013 (2009) 122 Q Zhang, Q Ma, S Yan, F Wu, X He, J Jiang, “Tunable terahertz absorption in graphene-based metamaterial”, Opt Commun 353, 70-75 (2015) 155 123 G W Hanson, “Dyadic Green’s functions and guided surface waves for a surface conductivity model of graphene”, J Appl Phys 103(6), 064302 (2008) 124 H Yan, F Xia, W Zhu, M Freitag, C Dimitrakopoulos, A A Bol, G Tulevski, P Avouris, “Infrared spectroscopy of wafer-scale graphene”, ACS Nano 5, 9854–9860(2011) 125 C Soldano, A Mahmood, E Qujardin, “Production, properties and potential of graphene”, Carbon 48, 2127-24 (2010) 126 M Zhong, D Xu, X Yu, K Huang, X Liu, Y Xu, D Yang, "Interface coupling in graphene/fluorographene heterostructure for highperformance graphene/silicon solar cells" Nano Energy 28, 12–18 (2016) 127 H Y Yue, S Huang, J Chang, C Heo, F Yao, S Adhikari, F Gunes, L C Liu, T H Lee, E S Oh, B Li, J J Zhang, T Q Huy, N V Luan, Y H Lee, “ZnO Nanowire Arrays on 3D Hierachical Graphene Foam: Biomarker Detection of Parkinson’s Disease”, ACS Nano 8(2), 1639-8 (2014) 128 W Li, F Li, H Li, M Su, M Gao, Y Li, D Su, X Zhang, Y Song, “Flexible circuits and soft actuators by printing assembly of graphene”, ASC Appl Mater Interfaces 8(19), 12369-8 (2016) 129 Z Chen, W Ren, L Gao, B Liu, S Pei, H M Cheng, “Threedimensional flexible and conductive interconnected graphene networks grown by chemical vapour deposition”, Nat Photonics 10, 424-5 (2011) 130 T Mueller, F Xia, P Vouris “Graphene photodetectors for highspeed optical communications”, Nat Photonics 4, 297-5 (2010) 131 Huimin Wang, Haomin Wang, Y Wang, X Su, C Wang, M Zhang, M Jian, K Xia, X Liang, H Lu, S Li, Y Zhang, “Laser writing of janus graphene/Kevlar textile for intelligent protective clothing”, ACS Nano 14(3), 3219-8 (2020) 132 M J Allen, V C Tung, R B Kaner, “Honeycomb carbon: A reivew of graphene”, Chem Rev 110, 132-145 (2010) 133 Z Miao, Q Wu, X Li, Q He, K Ding, Z An, Y Zhang, L Zhou, “Widely tunable terahertz phase modulation with gate-controlled graphene metasurfaces” Phys Rev X 5(4), 041027 (2015) 134 H Huang, H Xia, W Xie, Z Guo, H Li & D Xie, “Design of broadband graphene-metamaterial absorbers for permittivity sensing at midinfrared regions”, Sci Rep 8(1), 4183-10 (2018) 135 Y Fan, C Guo, Z Zhu, W Zu, F Wu, X Yuan & S Qin, “Monolayer-graphene-based broadband and wide-angle perfect absorption structures in the near infrared”, Sci Rep 8(1), 13709-8 (2018) 136 Y Jiang, H D Zhang, J Wang, C N Gao, J Wang & W P Cao, “Design and performance of a terahertz absorber based on patterned graphene”, Opt Lett 43(17), 4296-4 (2018) 156 137 X Chen, Z Tian, Y Lu, Y Xu, X Zhang, C Ouyang, J Gu, J Han, W Zhang, “Electrically tunable perfect terahertz avsorber based on a graphene salisbury screen hybrid metasurface”, Adv Optical Mater 8(3), 1900660-9 (2020) 138 R Cheng, Y Zhou, H Liu, J Liu, G Sun, X Zhou, H Shen, Q Wang & Y Zha, “Tunable graphene-based terahertz absorber via an external magnetic field”, Opt Mater Express 10(2), 501-12 (2020) 139 J Chen, S Chen, P Gu, Z Yan, C Tang, Z Xu, B Liu, Z Liu, “Electrically modulating and switching infrared absorption of monolayer graphene in metamaterials”, Carbon 162, 187-194 (2020) 140 P Jain, S Bansal, K Prakash, N Sardana, N Gupta, S Kumar, A K Singh, “Graphene-based tunable multi- band metamaterial polarization- insensitive absorber for terahertz applications”, J Mater Sci.: Mater Electron 31, 11878-9 (2020) 141 A Andryieuski and A V Lavrinenko, “Graphene metamaterials based tunable terahertz absorber: effective surface conductivity approach”, Opt Express 21(7), 9144-12 (2013) 142 Y Zhang, Y Feng, B Zhu, J Zhao, T Jiang, “Grapphene based tunable metamaterial absorber and polarization modulation in terahertz frequency”, Opt Express 22(19), 22743- (2014) 143 J M Woo, M S Kim, H W Kim, J H Jang, “Graphene based salibury screen for terahertz absorber”, Appl Phys Lett 104 081106-4 (2014) 144 L Peng, X-M Li, X Li, X Jiang, S-M Li, “Metal and graphene hybrid metasurface designed ultra-wideband terahertz absorbers with polarization and incident angle insensitivity” Nanoscale Adv 1(4), 14521459 (2019) 145 H Feng, Z Xu, K Li, M Wang, W Xie, Q Luo, B Chen, W Kong, M Yun, “Tunable polarization-independent and angle-insensitive broadband terahertz absorber with graphene metamaterials”, Opt Express 29(5), 71587167 (2021) 146 Z Li, R Yang, J Wang, Y Zhao, J Tian, W Zhang, “Multifunctional metasurface for broadband absorption, linear and circular polarization conversions”, Opt Mater Express 11(10), 3507-3519 (2021) 147 J Xu, Z Qin, M Chen, Y Cheng, H Liu, R Xu, C Teng, S Deng, H Deng, H Yang, S Qu, L Yuan, “Broadband tunable perfect absorber with high absorptivity based on double layer graphene”, Opt Mater Express 11(10), 3398-3410 (2021) 148 J Zhu, C Wu, Y Ren, “Broadband terahertz metamaterial absorber based on graphene resonators with perfect absorption”, Results Phys 26, 104466 (2021) 149 B Xiao, M Gu, S Xiao, “Broadband, wide-angle and tunable terahertz absorber based on cross-shaped graphene arrays”, App Opt 56(19), 5458-5 (2017) 157 150 J Zhang, J Tian, L Li, “A dual-band tunable metamaterial nearunity absorber composed of periodic cross and disk graphene arrayss”, IEEE Photonics J 10(2), 1-12 (2018) 151 N Mou, S Sun, H Dong, S Dong, Q He, L Zhou, L Zhang,“Hybridization-induced broadband terahertz wave absorption with graphene metasurfaces”, Opt Express 26(9), 11728-9 (2018) 152 L Qi, C Liu, S M A Shah,“A broad dual-band switchable graphene-based terahertz metamaterial absorber”, Carbon 153, 179-188 (2019) 153 A C Tasolamprou, A D Koulouklidis, C Daskalaki, C P Mavidis, G Kenanakis, G Deligeorgis, Z Viskadourakis, P Kuzhir, S Tzortzakis, M Kafesaki, E N Economou, C M Soukoulis, “Experimental Demonstration of Ultrafast THz Modulation in a Graphene-Based Thin Film Absorber through Negative Photoinduced Conductivity”, ACS Photonics 6, 720-727 (2019) 154 Z Yia, H Lina, G Niuc, X Chena, Z Zhoua, X Yec, T Duana, Y Yia, Y Tanga, Y Yid, “Graphene-based tunable triple-band plasmonic perfect metamaterial absorber with good angle-polarization-tolerance”, Results Phys 13, 102149-6 (2019) 155 Z Yia, L Liua, L Wanga, C Cena, X Chena, Z Zhoua, X Yec, Y Yia, Y Tang, Y Yid, P Wue, “Tunable dual-band perfect absorber consisting of periodic cross-cross monolayer graphene arrays”, Results Phys 13, 102217 (2019) 156 F Zeng, L Ye,L Li, Z Wang, W Zhao, Y Zhang, “Tunable midinfrared dual-band and broadband cross-polarization converters based on U-shaped graphene metamaterials”, Opt Express 27(23), 33826-14 (2019) 157 R Ke, W Liu, J Tian, R Yang, W Pei, “Dual-band tunable perfect absorber based on monolayer graphene pattern”, Results Phys 18, 103306-7 (2020) 158 D Yan, M Meng, J Li, X Li, “Graphene-Assisted Narrow Bandwidth DualBand Tunable Terahertz Metamaterial Absorber”, Front Phys 8, 306-11 (2020) 159 F Chen, Y Cheng, H Luo, “A broadband tunable terahertz metamaterial absorber based on single-layer complementary gammadionshaped graphene”, Materials 13, 860-11 (2020) 160 H Zhu, Y Zhang, L Ye, Y Li, Y Xu, R Xu, “Switchable and tunable terahertz metamaterial absorber with broadband and multi-band absorption”, Opt Express 28(26), 38626-12 (2020) 161 Z Che, G Zhang, Y Lun, Z Li, J Suo, J Yue, “Terahertz stepped wideband absorber based on graphene metamaterials”, AIP Advances 10, 125113-8 (2020) 162 J Han, R Chen, “Tunable broadband terahertz absorber based on a single-layer graphene metasurface”, Opt Express 28(20), 30289-10 (2020) 158 163 Z Su, J Yin, X Zhao, “Terahertz dual-band metamaterial absorber based on graphene/MgF2 multilayer structures”, Optics Express 23(2), 1679-12 (2015) 164 M Rahmanzadeh, H Rajabalipanah, A Abdolali, “Multilayer graphene-based metasurfaces: robust design method for extremely broadband, wide-angle, and polarization-insensitive terahertz absorbers”, Appl Opt 57(4), 959-10 (2018) 165 H Lin, B C P Sturmberg, K – T Lin, Y Yang, X Zheng, T K Chong, C M de Sterke, B Jia, “A 90-nm-thick graphene metamaterial for strong and extremely broadband absorption of unpolarized light”, Nat Photonics 13, 270-276 (2019) 166 D Wu, M Wang, H Feng, Z Xu, Y Liu, F Xia, K Zhang, W Kong, L Dong, M Yun, “Independently tunable perfect absorber based on the plasmonic in double-layer graphene structure”, Carbon 155, 618-623 (2019) 167 X Jin, F Wang, S Huang, Z Xie, L Li, X Han, H Chen, H Zhou, “Coherent perfect absorber with independently tunable frequency based on multilayer graphene”, Opt Commun 446, 44-50 (2019) 168 I-T Lin, J-M Liu, H-C Tsai, K-H Wu, J-Y Syu, C-Y Su, “Family of graphene-assisted resonant surface optical excitations for terahertz devices”, Sci Rep 6, 35467-10 (2016) 169 T T Kim, H D Kim, R Zhao, S S, Oh, T Ha, D S Chung, Y H Lee, B Min, S Zhang, “Electrically tunable slow light using graphene metamaterials”, ACS Photonics 5(5), 1800-8 (2018) 170 C Shi, N H Mahlmeister, I J Luxmoore, G R Nash, “Metamaterial-based graphene thermal emitter”, Nano Res 11, 3567-7 (2018) 171 B Zhang, J Song, L Lu, B Li, K Zhou, Q Cheng, X Luo, “Magnetic-field control of near-field radiative heat transfer between graphene-based hyperbolic metamaterials” Appl Phys Lett 177(16), 163901-5 (2020) 172 S Gong, B Xiao, L Xiao, S Tong, S Xiao, X Wang, “Hybridization-induced dual-band tunable graphene metamaterials for sensing”, Opt Mater Express 9(11), 35-9 (2019) 173 M Tonouchi, “Cuttung –edge terahertz technology”, Nat Photonics 1, 97-105 (2007) 174 A M Nicolson, G F Ross, "Measurement of the intrinsic properties of materials by time-domain techniques", Instrum Meas IEEE Trans 19, 377 (1970) 175 X Chen, T M Grzegorczyk, B I Wu, J Pacheco, and J A Kong, "Robust method to retrieve the constitutive effective parameters of metamaterials", Phys Rev E 70, 016608 (2004) 176 T Koschny, M Kafesaki, E.N Economou, C.M Soukoulis, “Effective medium theory of left-handed materials”, Phys Rev Lett 93, 104702 (2004) 159 177 N T Tung, P V Hoai, N T Binh, L V Hong, V D Lam, Y P Lee, “Demonstrate the double negative behavior of metamaterial using the effective medium theory”, Communications in Physics 20(1) 83-90 (2010) 178 J Zhou, E N Economon, T Koschny, C M Soukoulis, “Unifying approach to lefthanded material design”, Opt Lett 31, 3620 (2006) 179 Y Q Pang, Y J Zhou, and J Wang, “Equivalent circuit method analysis of the influence of frequency selective surface resistance on the frequency response of metamaterial absorbers”, J Appl Phys 110, 023704 (2011) 180 http://www.cst.com/01/3/2021 181 https://refractiveindex.info/01/3/2021 182 https://owenduffy.net/calc/SkinDepth.htm/01/3/2021 183 Z G Dong, M X Xu, S Y Lei, H Liu, T Li, F M Wang, and S N Zhu, “Negative refraction with magnetic resonance in a metallic double-ring metamaterial”, Appl Phys Lett 92(6), 064101 (2008) 184 D T Anh, D T Viet, P T Trang, N M Thang, H Q Quy, N V Hieu, V D Lam, N T Tung, “Taming electromagnetic metamaterials for isotropic derfect absorbers”, AIP Advances 5, 077119-8 (2015) 185 E Prodan, “Ahybridization model for the plasmon response of complex nanostructures”, Science 302, 419 (2003) 186 P Nordlander, C Oubre, E Prodan, K Li, M I Stockman, “plasmon hybridization in nanoparticle dimers”, Nano Lett 4, 899 (2004) 187 N T Tung, D T Viet, B S Tung, N V Hieu, P Lievens, V D Lam, “Broadband negative permeability by hybridized cut-wire-pair metamaterials”, Appl Phys Express 5, 112001 (2012) 188 M Lobet, M Lard, M Sarrazin, O Deparis, L Henrard, “Plasmon hybridization in pyramidal metamaterials: A route towards ultra-broadband absorption”, Opt Express 22, 12678(2014) 189 Z H Zhu, C C Guo, J F Zhang, K Liu, X D Yuan and S Q Qin, “Broadband single-layered graphene absorber using periodic arrays of graphene ribbons with gradient width”, Appl Phys Express 8(1), 072602 (2015) 190 J S Gómez-Díaz, J Perruisseau-Carrier, “Graphene-based plasmonic switches at near infrared frequencies”, Opt Express 21, 15490 (2013) 191 N T Tung, T X Hoai, V D Lam, J W Park, V T Thuy, Y P Lee, “Perfect impedance-matched left-handed behavior in combined metamaterial”, Eur Phys J B 74, 47(2010) 192 V D Lam, N T Tung, M H Cho, J W Park, J Y Rhee, Y P Lee, “Influence of lattice parameters on the resonance frequencies of a cut-wirepair medium”, J Appl Phys 105, 113102 (2009) 160 193 R Yan, B Sensale-Rodriguez, L Liu, D Jena, H G Xing, “A new class of electrically tunable metamaterial terahertz modulators”, Opt Express 20, 28664 (2012) 194 B El-Kareh, “Fundamentals of Semiconductor Processing Technology”, Springer, (2012) 195 S N Burokur, A Sellier, B Kant´e, A de Lustrac, “Symmetry breaking in metallic cut wire pairs metamaterials for negative refractive index”, Appl Phys Lett 94, 201111 (2009) 196 S Arezoomandan, H C Quispe, A Chanana, P Gopalan, S Banerji, A Nahata, B Sensale-Rodriguez, “Graphene-dielectric integrated THz metasurface”, Semicond Sci Technol 33, 104007 (2018) ... về: vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ, tính chất điện graphene, vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ tích hợp graphene Trong tập trung trình bày hướng nghiên cứu vật liệu biến hóa hấp thụ. .. hóa hấp thụ sóng điện từ nói chung vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ tích hợp graphene nói riêng 1.1 Tổng quan vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ (MPAs) 1.1.1 Khái niệm vật liệu MPAs Thơng... tích hợp graphene 130 4.5.2 Tính chất hấp thụ vật liệu MPA lai hóa tích hợp graphene 131 4.5.3 Điều khiển tính chất hấp thụ MPA lai hóa tích hợp graphene 134 4.5.4 Tính chất hấp thụ góc