Hình 3.7. Cấu trúc ô cơ sở của MA2.
Đề xuất cấu trúc ô cơ sở của MA2 được thể hiện trong Hình 3.7. Cấu trúc bao gồm một lớp điện môi polyimide ở giữa hai lớp bạc. Trong nghiên cứu này, luận văn sử dụng polyimide với độ dẫn điện là 3,5 và độ dẫn điện của bạc là
6,3 × 107 S/m. Lớp kim loại phía trước bao gồm cấu trúc vòng cộng hưởng có rãnh (SRR) kết hợp với cấu trúc dây bị cắt (CW). Mặt sau là lớp kim loại liên tục để loại bỏ thành phần truyền qua. Cụ thể, các thông số hình học của MA là 𝑎 = 19 µm, 𝑙 = 7,5 µm, 𝑤 = 1 µm, 𝑟1 = 7 µm, 𝑟2 = µm, 𝑑 = 0,5 µm, 𝑔 = 1,5 µm.
Chiều dày của lớp điện môi là 𝑡𝑑 = 0. 6 µ𝑚 còn của lớp kim loại là 𝑡𝑚 = 0.035 µm. Phương truyền sóng (k) là pháp tuyến đối với mặt phẳng của MA2. Điện trường (E) và từ trường (H) phân cực vuông góc và dọc theo các CW. Vì
sóng điện từ không thể truyền qua lớp bạc liên tục trong vùng THz nên độ hấp thụ của MA được tính theo phương trình:
𝐴(𝜔) = 1 − |𝑆11(𝜔)|2− |𝑆21(𝜔)|2 = 1 − |𝑆11(𝜔)|2, (3.1) trong đó 𝑆11(𝜔) và 𝑆21(𝜔) lần lượt là các tham số phản xạ và truyền qua.
Hình 3.8. Sự phụ thuộc của phổ hấp thụ MA2 vào khoảng cách 𝑑.
Từ cấu trúc MA2 trong Hình 3.7, luận văn nghiên cứu sự thay đổi của phổ hấp thụ bằng cách giảm khoảng cách d giữa các SRR từ 2 xuống 0,5 µm. Ban đầu, chỉ có một cực đại hấp thụ đạt 80% tại 16,2 THz khi khoảng cách 𝑑 = 2 µm. Kết quả này được giải thích là do các CW không tương tác trực tiếp với điện trường
E vuông góc và vị trí các SRR ở cách xa nhau. Vì vậy, chỉ có một cộng hưởng
được kích hoạt trên các SRR riêng lẻ. Khi giảm d, đỉnh hấp thụ dần dần bị tách ra do đa cộng hưởng được kích thích bởi tương tác trường gần giữa các SRR và CW. Cuối cùng, khi 𝑑 = 0,5 µm thu được hấp thụ đa băng tần với đỉnh hấp thụ 91% tại 15,9 THz và vùng hấp thụ dải rộng tại khoảng 16,7 THz. Cụ thể vùng này đạt độ hấp thụ hơn 90% từ 16,5 đến 16,97 THz.
Hình 3.9 trình bày sự phân bố điện trường tại các tần số hấp thụ để làm rõ đặc tính điện từ của MA2. Có thể thấy rằng điện trường E mạnh nằm ở phần cuối của các CW, các góc và khoảng trống giữa các SRR. Hơn nữa, điện trường E ở
mặt trước và sau của lớp bạc ngược chiều nhau cho thấy từ trường H mạnh nằm tại các vị trí này. Những kết quả này chứng minh rằng cộng hưởng từ bị kích thích dẫn đến sự hấp thụ đa dải quan sát được.
Hình 3.9. Phân bố điện trường tại các tần số hấp thụ (a) 15,9 THz và (b) 16,7 THz.