基于石墨烯材料的太赫兹波传输特性的理论研究

发布时间：2017-08-15 10:25

  本文关键词：基于石墨烯材料的太赫兹波传输特性的理论研究

  更多相关文章： 石墨烯 太赫兹 等离激元带隙

【摘要】：高性能光电材料创新技术在许多领域,包括医学,显示和成像,军事,光通信,环境监测,安全检查,科研和工业处理控制的发展起着重要的作用。石墨烯作为最吸引人的二维材料,已经证明从太赫兹波光电检测到紫外线的有前景的应用。石墨烯自身的金属性使得其与光子晶体结合时,就能形成产生SPs的介质-金属结构。这种复合结构通过外加电场或者改变外界环境的温度,从而改变石墨烯的性质,来实现不同的滤波功能。首先我们探究了石墨烯在太赫兹波段的光学特性。在对石墨烯能带计算的过程中,使用紧束缚近似的方法求解,讨论了石墨烯中电子的跃迁情况。石墨烯的电导率可以通过化学掺杂或外加偏压进行调节,因而石墨烯在光学性质上具有很强的可调性。在研究SPs在石墨烯覆盖的一非准周期Thue-Morse序列的传播特性时,在理论上从Maxwell方程出发,运用传输矩阵法推导出表面等离激元在由石墨烯和光子晶体组成的介质-石墨烯-介质(DGD)三明治结构上的传输特性。通过数值计算来模拟表面等离激元在太赫兹波段的传输特性。数值结果表明在SPs正入射时,光子带隙宽度和位置基本不随Thue-Morse序列项数的增加而改变;对于表面含有石墨烯的周期性光子晶体,可以通过改变传统电介质材料的介电参数和材料厚度等来进行调节,从而改变传播特性。随后我们研究了SPs在由石墨烯覆盖的一维准周期Fibonacci序列的传播特性,同样利用运用传输矩阵法推导出SPs由在介质-石墨烯-介质(DGD)三明治结构上的传输特性。数值结果表明当SPs正入射时,高阶光子带隙宽度和位置基本不随Fibonacci序列中序列的项数的增加而改变;对于表面含有石墨烯的非周期光子晶体,可以通过改变传统电介质材料的介电参数和材料厚度等来进行调节,从而改变传播特性。
【关键词】：石墨烯 太赫兹 等离激元带隙
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.71;O441.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第1章 引言7-20
• 1.1 引言7
• 1.2 石墨烯的简介7-12
• 1.2.1 石墨烯的概念7-8
• 1.2.2 石墨烯的性质8-9
• 1.2.3 石墨烯的研究现状9-11
• 1.2.4 石墨烯的前景应用11-12
• 1.3 太赫兹波的简介12-15
• 1.3.0 太赫兹波的概述12-13
• 1.3.1 太赫兹波的特点13-14
• 1.3.2 太赫兹波的研究现状14
• 1.3.3 太赫兹波与石墨烯的结合14-15
• 1.4 传输矩阵的推导15-18
• 1.5 论文的主要工作18-20
• 第2章 石墨烯在太赫兹波段的光学性质20-27
• 2.1 石墨烯的能带20-22
• 2.2 石墨烯的光学电导率22-25
• 2.3 石墨烯-介质表面的等离激元25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 SPs在石墨烯覆盖的一维非周期Thue - Morse序列的传播特性27-36
• 3.1 引言27-28
• 3.2 电磁场中的TE模和TM模28-30
• 3.3 理论模型30-32
• 3.4 数值计算与结果分析32-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 SPs在由石墨烯覆盖的一维准周期Fibonacci序列的传播特性36-43
• 4.1 引言36-37
• 4.2 理论模型37-39
• 4.3 数值计算与结果分析39-41
• 4.4 本章小结41-43
• 第5章 结束语43-45
• 致谢45-46
• 参考文献46-48

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