二维材料拓扑声子晶体（含图） | Acros试剂中国官网Acros官网

二维材料拓扑声子晶体

对弹性波进行精确操控在微波声学器件领域具有很高的应用价值。当前迅速发展的拓扑声子学极大地提升了人们对弹性波的操控能力。一阶拓扑绝缘体提供了理想的弹性波波导技术，其优势有：（1）路径任意且缺陷免疫，传输损耗极低；（2）具有宽工作带宽；（3）几乎无色散。二阶拓扑绝缘体提供了理想的零维弹性波谐振腔，其优势有：（1）高品质因子；（2）小模式体系。利用弹性波拓扑波导和谐振腔组合即可实现性能优异的声学模拟信号处理器件。因此，将弹性拓扑材料进行微型化、集成化、乃至可（电）调制化，是一个极具潜力的应用研究方向。近期，一些可调、可重构的弹性波拓扑材料已被实验证实。然而，这些方案普遍需要复杂的外部电路，而仍处于宏观尺度。一种芯片级、易于实现且可（电）调制的弹性波拓扑材料方案仍然缺失。

具有原子层厚度的二维材料不仅具有高刚度、高强度、低质量等优异的力学性能，同时还具有优异的电、光及磁学特性，使其成为可调、可重构器件的理想选择。在本文中，研究人员巧妙地将二维材料平铺在图形化衬底上，设计了一种由悬浮二维材料构筑的弹性波声子晶体，如图1所示。

二维材料拓扑声子晶体（含图）、

由于悬浮的二维材料与基底具有较大的声学阻抗失配，悬浮二维材料中的弹性波将无法进入到基底中，因此也就能够实现图形化的二维声子晶体。通过对图形化基底的精确设计，进而可以实现该声子晶体的拓扑态，包括（一阶拓扑）一维边界态及（二阶拓扑）零维拐角态。并可以利用它们实现构筑于二维材料的弹性波导、分束器、谐振器、带通/带阻滤波器等，如图2所示。

二维材料拓扑声子晶体（含图）

图2：基于该声子晶体拓扑边界态及角态构建的带通滤波器。a器件构型；b透射谱；c理论Q值超106；d角态的激发场。

重要的是，由于二维材料具有较高的“电–机械”敏感性，人们即可以通过栅极电压对这些弹性波元器件的工作频率进行有效调制，栅压加载方式及调控效果如图3所示。该案例中，研究人员选用的二维材料为石墨烯，衬底为表面沉积有二氧化硅薄膜的重掺杂硅（对二氧化硅进行图形化）。包含有悬浮二维材料的复合材料整体形成电容类结构。可通过增减栅极电压，调控静电力的大小，进而增减石墨烯的形变，实现对器件工作频率的调控。

二维材料拓扑声子晶体（含图）

上海金畔生物科技有限公司提供各种多孔材料、石墨烯、钙钛矿、量子点、纳米颗粒、空穴传输材料、纳米晶、化学试剂、光电化学品、有机光电和半导体材料、材料中间体、酶制剂、酶底物、定制类纳米管、定制氮化物等一系列产品。