基于石墨烯纳米天线的光学特性研究

发布时间：2017-05-30 22:00

  本文关键词：基于石墨烯纳米天线的光学特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着大数据信息时代的到来,微电子学已经突破了摩尔定律进入到纳米时代,迫切需要纳米光子学等领域的进一步发展来满足高速发展的信息技术的需求。但是由于受到衍射极限的限制,纳米光子器件尺寸和加工分辨率只能在微米级别。而表面等离子体激元因其具有一些特殊光学特性,能够突破衍射极限,使设计纳米尺寸的光学器件以对光进行纳米级的操控成为可能,并且应用到信息处理等领域。基于石墨烯的等离子体纳米天线,在纳米级的光学器件中具有良好的应用前景,对纳米光电子学的研究具有重要的现实意义。 本论文分析了石墨烯的电导率和介电常数随着光源频率、费米能级、温度等参数的变化情况。应用有限元法研究了基于石墨烯的圆环形和蝴蝶结形纳米天线的光学特性,通过改变石墨烯电导率的分布实现对两种不同结构的纳米天线表面等离子体共振特性的研究。表明纳米天线的共振特性不仅可以通过改变几何结构的尺寸以及基底的介电常数来调节,而且还可以通过改变石墨烯的掺杂水平来调节电导率的方式调控。另外,基于石墨烯的纳米天线等离子体模式具有较强的局域场增强作用,可以达到103的数量级,其在传感和光谱学等领域具有潜在的应用价值。本论文通过石墨烯可操控的电导率变化来改变其纳米天线的光学特性,对纳米光学天线的深入研究和实际设计具有参考价值。
【关键词】：石墨烯 表面等离子体激元 电导率 纳米天线 光学特性
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN826
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景9-13
• 1.1.1 表面等离子体及纳米天线研究进展9-11
• 1.1.2 基于石墨烯的光学天线的研究进展11-13
• 1.2 研究意义13
• 1.3 论文主要工作13-14
• 1.4 文章结构安排14-16
• 第二章 石墨烯电导率的特性研究16-27
• 2.1 基础理论16-22
• 2.1.1 石墨烯的基本结构和性质16-18
• 2.1.2 表面等离子体激元18-21
• 2.1.3 纳米天线21-22
• 2.2 电导率及其特性研究22-26
• 2.2.1 石墨烯电导率22-23
• 2.2.2 电导率的特性研究23-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 纳米天线的研究方法27-37
• 3.1 消光谱的计算方法27-29
• 3.2 有限元法29-31
• 3.3 建模仿真过程31-35
• 3.3.1 前期处理32-35
• 3.3.2 求解处理35
• 3.3.3 后处理35
• 3.4 本章小结35-37
• 第四章 石墨烯纳米天线的光学特性研究37-47
• 4.1 纳米光学天线的调控方式37-38
• 4.2 石墨烯圆环结构纳米天线光学特性研究38-41
• 4.2.1 模型结构38
• 4.2.2 光学特性分析38-41
• 4.3 石墨烯蝴蝶结形纳米天线光学特性研究41-46
• 4.3.1 模型结构和参数41
• 4.3.2 光学特性分析41-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 总结与展望47-49
• 参考文献49-53
• 致谢53-54
• 攻读学位期间发表的学术论文54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 王若擎;;蝴蝶结形天线和天线阵列在纳米领域的应用[J];硅谷;2010年20期

2 干福熹;王阳;;突破光学衍射极限,发展纳米光学和光子学[J];光学学报;2011年09期

3 程开富;纳米电子/纳米光电子技术[J];飞通光电子技术;2002年02期

4 琚黎华;;生物表面化学及分子间相互作用研究——表面等离子体激元共振(SPR)在生物表面化学中的应用[J];百色学院学报;2008年03期

5 雷建国;刘天航;林景全;高勋;厉宝增;;表面等离子体激元的若干新应用[J];中国光学与应用光学;2010年05期

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本文编号：407977