文 献 综 述
一、问题定义
石墨烯可调吸波器是利用石墨烯的电调特性，通过改变两层石墨烯层的偏置电压，可以很轻松的改变其化学势，从而完成对石墨烯电导率的控制。通过这一特性，要求设计出在X波段频率可调，且对电磁波吸收率超过90%的吸波器。
本课题的目的是通过CST等商业软件对石墨烯可调吸波器进行仿真，设计出一种频率可调的吸波器并理解其原理。仿真实验的方式不仅不消耗实际的元器件和测试仪器，节省成本，方便操作，可以缩短应用开发周期，更是有利于研究人员在理想环境下对器件进行原理分析与理解，使学生可以更快速、便捷地掌握相应材料特性及吸波器原理。
二、发展趋势
自第二次世界大战期间，德国首次使用含有碳粉的泡沫塑料包裹己方潜艇以防止被联军雷达发现起，隐身技术和电磁吸波材料的研究已进行数十年。
电磁吸波材料是指能有效吸收入射电磁波从而使目标回波强度显著衰减的一类功能材料[1]。其研究核心问题是如何调控吸波材料输入阻抗，使其尽可能与自由空间的阻抗接近，二者达到匹配，从而获得低反射率[2]。随着材料制备技术以及微观结构表征能力的不断改善，单纯改善传统材料吸波性能已无法满足人们的需求，对于吸波材料的电磁结构设计逐渐被重视。其中，超材料的出现与发展使人们能够在亚波大小相当的宏观尺度层面上控制材料的电磁性能。
2008年，美国波士顿学院N. I. Landy[3]等人在《Physial Review Letters》上发文提出了超材料用于完全吸收电磁波的应用方向：该吸波器的基本单元是由上层电谐振环、下层宽金属线和中间介质层构成，理论与实验结果均表明它在11.48GHz处获得了99%的吸收率，为设计新型吸波材料提供了一种新的技术手段。超材料(Metamaterial)，是用于描述由两种或两种以上自然媒质结构单元按照特定的规则组合而成的人工复合结构或人工复合材料，其宏观性质不仅取决于组成媒质的本身性质，而且还由组合规则决定[4]。其包括介电常数和磁导率同时为负，或单独为负，或介于0~1之间的材料，及光子晶体(Photonic Crystal)、高阻抗表面(High Impedance Surface)[5]等其他人工电磁材料(Artificial Electromagnetic Material)。基于超材料的吸波器具有吸收强、质量轻、厚度薄、成本低且便于设计的优点，但受共振特性的影响，超材料的吸收频带相对较窄，阻碍了它在微波器件、测辐射热仪等方面的应用[6]。
2004年，英国曼彻斯特大学物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov，成功地在实验中用胶带微机械剥离法成功从高定向热解石墨中剥离出石墨烯[7]，由此获得了2010年诺贝尔奖。
石墨烯是一种由单层碳原子组成的六边形结构的二维材料，它具有特殊的零带隙能带特征，是一种良好的半金属薄膜材料。石墨烯有着极其奇异的光电性能，如高载流子迁移率(gt;2times;105cm/(V·s))[8]、低电阻率、光学透明性(Tasymp;97.7%)[9]、超宽的响应光谱和极强的光学非线性效应，除此之外，石墨烯还有极其优秀的力学性质(大的比表面积2630 m2/g)[10],是最薄最坚硬的纳米材料，且成型工艺兼容性好，因此被广泛地应用于光学及电子器件的研究，如调制器、反射器、滤波器、极化器以及支持SPP波的传输器。
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