【摘要】：石墨烯作為一種二維碳材料,因其特殊的光學(xué)、電學(xué)和機(jī)械性質(zhì)受到了許多研究學(xué)者的關(guān)注。尤其是在太赫茲材料領(lǐng)域內(nèi),石墨烯特殊的能帶結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的表面等離子體特性如低損耗、高約束和靈活的可調(diào)性,使得石墨烯成為太赫茲吸波器件的理想研究材料。完美吸波器是通過對器件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),使得入射的電磁波完全耗散在器件中,沒有透射和反射實(shí)現(xiàn)對電磁波近100%的吸收。本文研究了基于石墨烯的太赫茲吸波器,主要內(nèi)容如下:首先介紹了太赫茲技術(shù)和石墨烯的基本特性,接著圍繞著石墨烯可調(diào)的電導(dǎo)率和石墨烯表面等離子體及其激發(fā)方式做了詳細(xì)的敘述和總結(jié),最后介紹了電磁仿真常用的數(shù)值計(jì)算方法。其次,在上述理論的基礎(chǔ)上用二維仿真分析了基于石墨烯條帶和連續(xù)型石墨烯的窄帶吸收性能。依次分析了基于連續(xù)型石墨烯的單頻帶吸波器、基于單層石墨烯條帶的雙頻帶吸波器和石墨烯條帶與連續(xù)型石墨烯相結(jié)合的雙頻帶吸波器,分別分析了器件的幾何參數(shù)和石墨烯的化學(xué)勢對吸波器件吸收性能的影響。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,所提出的吸波器件在太赫茲頻段內(nèi)的吸收效率均在95%以上。最后,本文用三維仿真分析了基于石墨烯的寬帶太赫茲吸波器,利用兩層不同尺寸的十字形石墨烯實(shí)現(xiàn)了吸收帶寬的拓寬。先對單層圖案化的石墨烯層進(jìn)行了分析,通過有限元法計(jì)算得知,單層十字形石墨烯情況下,90%以上吸收效率的帶寬為1.13太赫茲,當(dāng)疊加兩層時,吸收帶寬提高了一倍左右。除此之外,還對不同入射角度和不同的石墨烯化學(xué)勢下的吸收性能做了詳細(xì)的討論。仿真結(jié)果表明,基于十字形石墨烯的吸波器件具有寬角度、寬帶寬和靈活的可調(diào)特性。
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ127.11;O441.4
【圖文】：

圖 1.1 電磁波譜中太赫茲波的位置太赫茲波的特有性質(zhì)，太赫茲技術(shù)在許多領(lǐng)域給人們的生活極大的影響，如：醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、安全檢查領(lǐng)域、通信領(lǐng)域以及。由 THz 頻率可知，THz 的波長短，頻率高，所以其探測

圖 1.2 石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖Graphene）是由單層 C 原子構(gòu)成的二維蜂窩狀晶，每個經(jīng)過 sp2雜化的 C 原子與其周圍的 C 原子組方式相結(jié)合，其六邊形單元結(jié)構(gòu)就像一個苯環(huán)。單

圖 1.3 石墨烯能帶結(jié)構(gòu)示意圖石墨烯優(yōu)良特性，使其在很多領(lǐng)域有著廣泛的墨烯制備工藝的快速發(fā)展。自從石墨烯首次用內(nèi)外的許多相關(guān)研究學(xué)者也陸續(xù)提出許多新的

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