石墨烯作為一種單碳原子二維材料,具有獨(dú)特的零帶隙能帶結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出了優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)等特性,這些特性使得石墨烯在光電領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而,石墨烯在近紅外和可見(jiàn)光波段與電磁波的相互作用較弱,吸收率只有2.3%左右,這限制了石墨烯在光電探測(cè)、光調(diào)制等領(lǐng)域的應(yīng)用。這種限制主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是該波段內(nèi)石墨烯對(duì)電磁波能量的吸收率不足,這限制了將石墨烯作為反應(yīng)層用于光探測(cè)器、光伏器件等的應(yīng)用;二是石墨烯對(duì)電磁波吸收率調(diào)控效果的不足,這限制了將石墨烯作為可調(diào)材料用于光調(diào)制器的應(yīng)用。本論文基于納米超材料結(jié)構(gòu)的磁激元共振(Magnetic Polaritons,MPs)效應(yīng),設(shè)計(jì)了一種金屬-介質(zhì)-金屬-石墨烯(Metal-dielectric-metal-Graphene,MDMG)結(jié)構(gòu)的石墨烯吸收增強(qiáng)模型。該結(jié)構(gòu)可以在石墨烯周圍產(chǎn)生局域的場(chǎng)增強(qiáng),結(jié)果表明石墨烯在近紅外波段特定波長(zhǎng)可以實(shí)現(xiàn)55%的吸收率,這是懸空狀態(tài)下石墨烯吸收率的24倍。這種石墨烯增強(qiáng)吸收的效果具有入射角度的不依賴性,并且石墨烯的吸收譜可以通過(guò)改變結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。通過(guò)優(yōu)化石墨烯層位置和增加石墨烯層數(shù),可以進(jìn)一步提高石...

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 石墨烯增強(qiáng)吸收效應(yīng)的研究進(jìn)展
    1.3 石墨烯調(diào)制吸收效應(yīng)的研究進(jìn)展
    1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容及意義
第二章 石墨烯與磁激元共振的基本理論
    2.1 石墨烯的基本理論
        2.1.1 石墨烯的基本結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
        2.1.2 Hanson和Falkovsky的電導(dǎo)率模型
    2.2 超材料吸收體原理
        2.2.1 電磁超材料
        2.2.2 磁激元共振理論
        2.2.3 等效介質(zhì)理論
        2.2.4 等效RC電路模型
    2.3 本章小結(jié)
第三章 石墨烯-金屬納米帶結(jié)構(gòu)吸收體
    3.1 引言
    3.2 MDMG結(jié)構(gòu)石墨烯吸收增強(qiáng)模型
        3.2.1 結(jié)構(gòu)與物理模型
        3.2.2 極化特性和物理機(jī)制
        3.2.3 幾何參數(shù)調(diào)控
        3.2.4 入射角度影響
    3.3 MDGM結(jié)構(gòu)和MDGMG結(jié)構(gòu)吸收增強(qiáng)模型
    3.4 MDMG寬帶吸收模型
    3.5 本章小結(jié)
第四章 混合二維淺光柵結(jié)構(gòu)光調(diào)控模型
    4.1 引言
    4.2 結(jié)構(gòu)與物理模型
    4.3 混合二維淺光柵結(jié)構(gòu)吸收特性
        4.3.1 角度特性和物理機(jī)制
        4.3.2 幾何參數(shù)的調(diào)控
    4.4 混合二維淺光柵結(jié)構(gòu)光調(diào)制特性
        4.4.1 石墨烯化學(xué)勢(shì)動(dòng)態(tài)可調(diào)
        4.4.2 光調(diào)制的實(shí)現(xiàn)
        4.4.3 入射角度影響
    4.5 COMSOL仿真中石墨烯模型定義的討論
    4.6 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 論文總結(jié)
    5.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果



本文編號(hào)：3796521