基于GaN光栅及碳纳米管的光学性能研究

发布时间：2023-04-01 05:34

　　众所周知,GaN与碳纳米管材料有着优秀的压电性能和良好的光电性能。它们具有质量轻、易于集成等优异的性能。基于以上的这些特性,GaN光栅与碳纳米管非常有希望运用于制造传感器件和高精度的光电子器件。GaN光栅在许多领域具有重要的应用前景,使用离子束刻蚀(IBE)制造GaN光栅,其蚀刻倾斜角的大小对GaN光栅光学性能造成重要影响。因此,本论文提出了一种带有蚀刻倾斜角的硅基GaN光栅结构模型。研究了不同锥角对光栅反射谱的影响。同时分析了光栅厚度、GaN膜层厚度、光栅周期、填充因子以及入射光角度等不同参数对GaN光栅光学性能的影响。本论文采用严格耦合波分析(RCWA)理论精确计算GaN光栅光学性能。该工作的结果对于制造GaN反射光子器件如折射率传感器、耦合器等具有重要意义。碳纳米管的光谱特性对于光电子器件和传感器在很多领域的应用是非常重要的。本论文通过使用紧束缚模型和SOS方法计算扭转角对碳纳米管的吸收光谱。首先,基于PPP理论建立碳纳米管结构模型,然后移动某个碳原子使碳纳米管带有一定扭转角度,并根据碳纳米管结构的变化计算扭转碳纳米管结构模型键长。最后,基于SOS计算不同扭转角度下的吸收光谱,然...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 GaN光栅发展历程
    1.3 碳纳米管发展历程
    1.4 本文主要工作内容及研究方法
        1.4.1 GaN光栅的研究内容及方法
        1.4.2 碳纳米管的研究内容及方法
    1.5 文章结构安排
第二章 GaN光栅的理论研究
    2.1 GaN光栅的理论研究方法
    2.2 严格耦合波理论(RCWA)方法
        2.2.1 TM偏振光入射
        2.2.2 TE偏振光入射
    2.3 本章小结
第三章 GaN光栅的设计及实现
    3.1 Rsoft仿真软件简介
    3.2 GaN光栅模型设计
    3.3 GaN光栅参数计算
        3.3.1 GaN薄膜厚度计算及分析
        3.3.2 GaN光栅厚度计算及分析
        3.3.3 GaN光栅周期计算及分析
        3.3.4 GaN光栅占空比计算及分析
        3.3.5 入射光角度计算及分析
    3.4 本章小结
第四章 碳纳米管的理论计算
    4.1 碳纳米管的结构与分类
        4.1.1 碳纳米管的结构
        4.1.2 按石墨层数分类
        4.1.3 按手性分类
        4.1.4 按导电性分类
    4.2 碳纳米管模型计算
        4.2.1 SSH模型
        4.2.2 PPP模型
    4.3 分子动力学计算
        4.3.1 分子动力学计算方法基本原理
        4.3.2 碳纳米管势函数
    4.4 吸收光谱计算
    4.5 本章小结
第五章 形变碳纳米管及性质
    5.1 碳纳米管吸收光谱
    5.2 扶手椅型碳纳米管吸收光谱
    5.3 锯齿型碳纳米管吸收光谱
        5.3.1 金属型碳纳米管吸收光谱
        5.3.2 半导体型碳纳米管吸收光谱
    5.4 扭转碳纳米管吸收光谱
        5.4.1 扶手椅型扭转(5,5)管吸收光谱
        5.4.2 金属型扭转(6,0)管吸收光谱
        5.4.3 半导体型扭转(7,0)管吸收光谱
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间申请的专利
致谢



本文编号：3776538