發(fā)布時間：2017-04-25 17:21

  本文關(guān)鍵詞：基于石墨烯的可調(diào)太赫茲波器件研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近些年來,太赫茲波輻射源與檢測技術(shù)的突飛猛進使得太赫茲波相關(guān)功能器件研究的成為最新熱點。石墨烯是一種具有優(yōu)異電子性質(zhì)與晶體品質(zhì)的二維材料,它可調(diào)的電導率、禁帶寬度、等離子振蕩等特性使其成為設計太赫茲波可調(diào)器件的理想材料。本文研究分析了石墨烯腔體結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器、石墨烯圓環(huán)結(jié)構(gòu)的太赫茲波開關(guān)、開口石墨烯圓環(huán)陣列結(jié)構(gòu)的太赫茲波開關(guān)、石墨烯條帶結(jié)構(gòu)的太赫茲波功分器四種器件性能。主要研究工作如下:1.設計了基于石墨烯腔體結(jié)構(gòu)的可調(diào)太赫茲波濾波器。該濾波器由硅基底、二氧化硅層、矩形石墨烯波導和四個石墨烯腔體組成。通過調(diào)節(jié)四個正方形石墨烯腔體的化學勢能來控制太赫茲波傳輸率。仿真結(jié)果表明,當四個正方形石墨烯腔體的化學勢能從0.04e V變化到0.12e V時,當頻率為6THz時,太赫茲波信號傳輸率從0.002變化到了0.930,該濾波器的品質(zhì)因數(shù)為1714,切換響應時間為5.0ms。2.設計了基于石墨烯圓環(huán)結(jié)構(gòu)的太赫茲波開關(guān),開關(guān)由三個石墨烯圓環(huán),兩個石墨烯條帶以及聚甲基丙烯酸甲酯材料構(gòu)成。通過調(diào)節(jié)中間石墨烯圓環(huán)的化學勢能,進而有效控制太赫茲波的通斷。分析結(jié)果表明,當中間石墨烯圓環(huán)的化學勢能從0e V變化到0.2e V時,在頻率為7THz時開關(guān)的消光比從0.59d B增大到26.99d B,開關(guān)響應速度為1.23ms。3.設計了基于開口石墨烯圓環(huán)陣列結(jié)構(gòu)的太赫茲波開關(guān)。開關(guān)由一個矩形石墨烯條帶和三個開口石墨烯圓環(huán)組成,矩形石墨烯條帶以及三個開口石墨烯圓環(huán)均嵌在聚甲基丙烯酸甲酯中。通過調(diào)節(jié)三個開口石墨烯圓環(huán)的化學勢能控制太赫茲波信號的通斷。仿真結(jié)果表明,當開口石墨烯圓環(huán)的化學勢能從0.1e V變化到0.2e V時,在工作頻率為9THz,開關(guān)的消光比從30d B變到1d B,響應時間為1.91ms。4.設計了基于石墨烯條帶結(jié)構(gòu)的可調(diào)太赫茲波功分器。它由五根石墨烯條帶嵌在一個聚甲基丙烯酸甲酯中而成。太赫茲波從石墨烯條帶的左端輸入,通過石墨烯條帶之間的耦合最終從兩個輸出端口輸出。通過調(diào)節(jié)兩個中石墨烯條帶的化學勢能,實現(xiàn)太赫茲波從輸出端口1與輸出端口2的特定比值輸出。仿真結(jié)果表明,當頻率為7THz,在μc1=0e V,μc2=0e V時,輸出端口1與輸出端口2的太赫茲波傳輸率為1:1;當μc1=0.035e V,μc2=0e V,輸出端口1與輸出端口2輸出太赫茲波傳輸率為1:3;當μc1=0.1e V,μc2=0e V,太赫茲波從輸出端口2輸出;而當μc1=0e V,μc2=0.1e V,太赫茲波從輸出端口1輸出。功分器的隔離度高達39.86d B,響應時間為2.1ms。
【關(guān)鍵詞】：太赫茲波 石墨烯 表面等離子體 可調(diào)器件
【學位授予單位】：中國計量大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN626;TN713
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 1 緒論14-25
• 1.1 太赫茲波及相關(guān)器件簡介14-17
• 1.2 石墨烯的理論基礎17-24
• 1.2.1 石墨烯材料參數(shù)特性18-19
• 1.2.2 石墨烯可調(diào)性實現(xiàn)方法19-21
• 1.2.3 石墨烯表面等離子體激元理論分析21-24
• 1.3 論文研究內(nèi)容及章節(jié)安排24-25
• 2 基于石墨烯的可調(diào)太赫茲波器件研究25-55
• 2.1 基于石墨烯腔體結(jié)構(gòu)的可調(diào)太赫茲波濾波器25-32
• 2.1.1 器件結(jié)構(gòu)及工作原理25-27
• 2.1.2 仿真結(jié)果與分析27-31
• 2.1.3 小結(jié)31-32
• 2.2 基于石墨烯圓環(huán)結(jié)構(gòu)的太赫茲波開關(guān)32-38
• 2.2.1 器件結(jié)構(gòu)設計32
• 2.2.2 石墨烯圓環(huán)與石墨烯條帶耦合分析32-34
• 2.2.3 仿真結(jié)果與分析34-37
• 2.2.4 小結(jié)37-38
• 2.3 基于開口石墨烯圓環(huán)陣列結(jié)構(gòu)的太赫茲波開關(guān)38-48
• 2.3.1 器件結(jié)構(gòu)設計38
• 2.3.2 波導-開口諧振環(huán)耦合分析38-41
• 2.3.3 仿真結(jié)果與分析41-46
• 2.3.4 小結(jié)46-48
• 2.4 基于石墨烯條帶結(jié)構(gòu)的可調(diào)太赫茲波功分器研究48-55
• 2.4.1 器件結(jié)構(gòu)設計48
• 2.4.2 石墨烯條帶基本耦合模型特性48-49
• 2.4.3 仿真結(jié)果與分析49-54
• 2.4.4 小結(jié)54-55
• 3 總結(jié)55-56
• 參考文獻56-60
• 作者簡歷60

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