基于石墨烯亚波长结构材料的电磁吸收研究

发布时间：2017-05-15 17:11

  本文关键词：基于石墨烯亚波长结构材料的电磁吸收研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,亚波长结构材料作为一种新型电磁材料受到了大量的关注。亚波长结构材料的电磁性质与其各个组分的比例、结构、排列方式密切相关,具有极高的灵活性。利用亚波长结构进行人工电磁材料设计在电磁隐身、通讯天线、超分辨成像等方面具有广泛而重要的应用价值。随着技术的进步,传统波长结构电磁材料已经不能满足各方面应用在灵活性方面的需求。如何实现亚波长结构材料的动态可控成为了学术界研究的一个重点。微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)、半导体、液晶等具有可变电磁响应的新型技术与材料已经被研究用于实现动态电磁调控,然而它们均在一定程度上存在着结构复杂、调控范围小、调控手段有限等局限性。自从2004年石墨烯被证明可在自然界中稳定存在以来,石墨烯便因其独特的电磁特性受到了研究者们的广泛关注。其可随化学势变化而变化的电磁参数在动态电磁调控中具有得天独厚的优势。石墨烯结合亚波长结构设计,能够以更简单的结构实现更灵活的动态电磁调控,成为了动态电磁调控领域的研究热点。本文围绕石墨烯亚波长结构材料的电磁吸收特性展开研究,着重研究实现吸收频率动态可调以及拓展吸收带宽的方法和途径,主要研究工作包括以下几点:1.利用数值计算方法、等效介质理论、场分析等手段研究基于单层石墨烯亚波长结构的吸收器动态吸收特性,实现了窄带大范围频率动态可调吸收;2.基于对单层石墨烯亚波长结构吸收特性的研究,利用多层石墨烯亚波长结构级联,实现了对吸收带宽的有效拓展,并分析了多层石墨烯亚波长结构的混合共振模式;3.利用石墨烯的可调电磁特性,结合亚波长金属结构实现了结构更为简单的宽带动态可调吸收,并利用等效介质理论分析了吸收器的吸收机理。
【关键词】：亚波长结构 动态吸波材料 石墨烯 宽带吸收
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（光电技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O613.71;O441.4
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-27
• 1.1 选题背景与意义9
• 1.2 基本概念9-13
• 1.2.1 亚波长结构9-11
• 1.2.2 亚波长结构的电磁吸收11-12
• 1.2.3 可控亚波长结构电磁材料12-13
• 1.2.4 新型材料石墨烯13
• 1.3 文献综述13-25
• 1.3.1 亚波长结构的电磁吸收13-17
• 1.3.2 亚波长结构材料的动态可调吸收17-22
• 1.3.3 石墨烯亚波长结构材料的电磁吸收22-25
• 1.4 拟解决的关键问题25
• 1.5 研究内容与论文结构25-27
• 第2章 石墨烯亚波长结构材料的电磁吸收理论基础27-33
• 2.1 引言27
• 2.2 亚波长结构电磁特性的分析方法27-30
• 2.2.1 数值计算方法27-28
• 2.2.2 等效介质理论28-30
• 2.3 石墨烯的电磁特性30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 单层石墨烯亚波长结构材料的电磁吸收33-39
• 3.1 引言33
• 3.2 结构设计33-34
• 3.3 单层石墨烯亚波长结构材料的电磁吸收特性34-37
• 3.3.1 结构参数对吸收的影响34-35
• 3.3.2 石墨烯化学势对吸收的影响35-36
• 3.3.3 入射角度对吸收的影响36-37
• 3.4 单层石墨烯亚波长结构材料的电磁吸收机理37-38
• 3.5 小结38-39
• 第4章 石墨烯亚波长结构材料吸收带宽的扩展39-47
• 4.1 引言39
• 4.2 基于多层级联石墨烯亚波长结构材料的电磁吸收39-42
• 4.2.1 结构设计39-41
• 4.2.2 吸收特性研究41
• 4.2.3 吸收机理研究41-42
• 4.3 利用金属亚波长结构扩展石墨烯吸收器带宽42-45
• 4.3.1 结构设计42-43
• 4.3.2 吸收特性研究43-44
• 4.3.3 吸收机理研究44-45
• 4.4 小结45-47
• 第5章 总结与展望47-48
• 5.1 总结47
• 5.2 未来工作展望47-48
• 参考文献48-52
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果52-5

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