基于石墨烯的新型微纳光子器件研究

发布时间：2024-03-05 20:03

　　二维材料族由于其独特的属性,在光子学和光电子学领域引起了广泛的研究兴趣。石墨烯是一种新兴的二维材料,它是一种由排列成六角蜂窝状晶格阵列的单层碳原子组成。由于其独特的零带隙能带结构,石墨烯具有光学透明性,机械柔性和高载流子迁移率等诸多优良的特性,并且在中红外到太赫兹波段,石墨烯可以激发出表面等离激元效应,表现出类金属的性质。凭借自身优良的光电属性,石墨烯成为光子学领域的研究热点。随着精细加工和微纳技术的发展,新一代的光子器件在逐步往小型化和集成化方向发展,以硅晶体为代表的传统光子器件有着不可避免的局限性,如无法实现宽带数据传输、发光效率低、集成化困难等,而石墨烯的出现,为设计新型的微纳光子器件提供了新的思路。但是石墨烯与入射光之间比较弱的相互作用成为制约石墨烯应用的关键因素。在紫外到太赫兹波段,目前已经有许多研究,将石墨烯与各种各样的光子结构相结合来提高石墨烯与入射光之间的方法,如超材料、光学谐振腔以及波导结构等。但是这些结构对加工要求比较高,相应地也增加了制造的成本。除此之外,在医学、生物化学以及环境监测等领域,制备具有高灵敏度的光学传感器可以有效且便捷地对生物分子以及环境折射率进行检...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 石墨烯概述
    1.3 石墨烯的多体效应
    1.4 基于石墨烯光子器件相关研究概述
        1.4.1 基于石墨烯的光吸收器
        1.4.2 基于石墨烯的光学传感器
    1.5 论文研究内容及结构安排
第二章 利用相干吸收增强石墨烯紫外-近红外吸收
    2.1 前言
    2.2 多层薄膜传输矩阵概述
    2.3 相干完美吸收体的原理
    2.4 全介质无图案石墨烯完美吸收体结构设计
        2.4.1 全介质无图案石墨烯完美吸收体结构原理
        2.4.2 全介质无图案石墨烯完美吸收体结构分析
    2.5 石墨烯相干吸收器的潜在应用
        2.5.1 表面电导率传感器
        2.5.2 石墨烯光电调制器
        2.5.3 石墨烯可见光宽带吸收器
    2.6 本章小结
第三章 全介质结构石墨烯超灵敏折射率传感器
    3.1 前言
    3.2 传感器原理
    3.3 全介质传感器结构设计
    3.4 本章小结
第四章 基于石墨烯的太赫兹吸收器
    4.1 前言
    4.2 石墨烯太赫兹吸收器结构设计
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
科研成果
致谢



本文编号：3919972