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Interdigitated terahertz metamaterial sensors:design with the dielectric perturbation theory

Photonics Research 2024年第6期12卷 1115-1128页

作者： LEI CAO FANQI MENG ESRAÖZDEMIR YANNIK LOTH merle richter ANNA KATHARINA WIGGER MAIRA BEATRIZ PÉREZ SOSA ALAA JABBAR JUMAAH SHIHAB AL-DAFFAIE PETER HARING BOLÍVAR HARTMUT G.ROSKOS State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Technology Huazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China Physikalisches Institut Johann Wolfgang Goethe-UniversitätFrankfurt am MainGermany University of Siegen Institute for High Frequency and Quantum ElectronicsSiegenGermany Department of Electrical Engineering Eindhoven University of Technology5612 AE EindhovenThe Netherlands

Designing terahertz sensors for highly sensitive detection of nanoscale thin films and a few biomolecules poses a substantial challenge but is crucial for unlocking their full potential in scientific research and advanced *** work presents a strategy for optimizing metamaterial sensors in detecting small quantities of dielectric *** amount of frequency shift depends on intrinsic properties(electric field distribution,Q-factor,and mode volume)of the bare cavity as well as the overlap volume of its high-electric-field zone(s)and the *** by the simplified dielectric perturbation theory,interdigitated electric split-ring resonators(ID-eSRRs)are devised to significantly enhance the detection sensitivity compared with eSRRs without interdigitated ***-eSRR’s fin-gers redistribute the electric field,creating strongly localized enhancements,which boost analyte *** periodic change of the inherent antiphase electric field reduces radiation loss,leading to a higher *** with ID-eSRR sensors operating at around 300 GHz demonstrate a remarkable 33.5 GHz frequency shift upon depositing a 150 nm SiO_(2)layer as an analyte simulant,with a figure of merit improvement of over 50 times compared with structures without interdigitated *** rational design offers a promising avenue for highly sensitive detection of thin films and trace biomolecules.

关键词： dielectric perturbation theory

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