【摘要】：石墨烯由于其優(yōu)異的電磁特性,尤其是其電導率具有便捷的可調(diào)特性,故而受到了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。鑒于石墨烯是一種二維材料,相對于其橫向尺寸以及毫米波和太赫茲頻段的電磁波的波長來說,石墨烯縱向的厚度要小的多。在分析含石墨烯的周期結(jié)構(gòu)時引入了子全域(Sub-Entire Domain,SED)基函數(shù),提出了EFIE-PMCHW-SED方法。主要工作包含以下幾個方面:1、首先介紹了矩量法的基本原理,然后介紹了適用于金屬的電場積分方程(EFIE)、適用于介質(zhì)的Poggio-Miller-Chang-Harrington-Wu(PMCHW)方程以及適用于金屬介質(zhì)混合目標的EFIE-PMCHW方程,以及這些表面積分方程的矩量法實現(xiàn)。2、針對自由空間中獨立存在的單層石墨烯結(jié)構(gòu),鑒于其二維材料的特性,將單層石墨烯看成厚度為零且阻抗為有限值的阻抗表面,研究了基于阻抗邊界條件的電場積分方程(IBC-EFIE),并計算了自由空間中石墨烯結(jié)構(gòu)的電磁散射特性。3、針對帶介質(zhì)襯底的石墨烯結(jié)構(gòu),考慮石墨烯的厚度,在介質(zhì)表面依據(jù)等效原理建立PMCHW方程,在石墨烯內(nèi)部建立體積分方程,從而得到整個目標的混合體面積分方程,再考慮到石墨烯的厚度趨近無限薄,故而可方便地在石墨烯表面定義等效面電流,將體積分方程改寫成面積分方程,得到EFIE-PMCHW的表面積分方程,該方法能有效處理帶介質(zhì)襯底的石墨烯結(jié)構(gòu),并計算了帶介質(zhì)襯底的石墨烯結(jié)構(gòu)的電磁散射特性。4、鑒于SED基函數(shù)在處理大規(guī)模有限周期陣列時的強大的優(yōu)勢,本文在分析含石墨烯的有限周期結(jié)構(gòu)時,引入了SED基函數(shù),提出了EFIE-PMCHW-SED方法。采用IBCEFIE-SED方法分析了自由空間中石墨烯周期結(jié)構(gòu)的電磁散射特性,采用EFIE-PMCHWSED方法分析了帶介質(zhì)襯底的石墨烯周期結(jié)構(gòu)的電磁散射特性。
【圖文】：

圖 1-1 近些年發(fā)表的主題為 graphene 的文獻數(shù)（數(shù)據(jù)通過 web of science 檢索）圖 1-1 所示，通過公開發(fā)表文章的相關研究成果數(shù)量統(tǒng)計(數(shù)據(jù)來源：ce)看出近十年來基于石墨烯的相關研究正在呈迅猛勢頭發(fā)展，已成為公認從趨勢上看，以石墨烯為主題的研究還將持續(xù)增加。004 年后石墨烯研究快速發(fā)展起來，英國 Geim, A K 等人確切驗證了石墨[41]。目前分析石墨烯及其相關結(jié)構(gòu)的數(shù)值計算方法主要有基于微分方程的方法(FDTD)和時域不連續(xù)伽遼金 (discontinuous Galerkin time domai基于積分方程的 Nystrom 方法和矩量法。相比于微分方程方法來說，積未知量是電（磁）流，主要存在于目標表面或內(nèi)部，而微分方程方法的未）場，它們存在于整個求解空間。積分方程方法的另一個求解優(yōu)勢是利用不存在網(wǎng)格色散誤差[42]。2012 年，，F(xiàn)allahi 等人[43]應用矩量法分析周期單石墨烯頻率選擇表面，發(fā)現(xiàn)共振頻率和帶寬隨石墨烯的外加偏置電場改變年， Bouzianas 等人[44]在微波段用輔助方程方法(Auxiliary Diffeion FDTD, ADE-FDTD)仿真了石墨稀的反射和透射系數(shù)，在分析時通過假設定的厚度，再采用亞網(wǎng)格技術將石墨烯引入三維仿真空間。2013 年初 Pad

圖 2-3 自由空間中任意形狀 PEC空間中的理想導體(PEC)為例，若激勵源在平面波，該問題為散射問題。無論何種情形射產(chǎn)生相應的散射場sE ， ' ' '2'( ) (1E 1 J r r ,r)sSj Gdk量，'r 為源點位置矢量，ω為角頻率， k 空間中的標量格林函數(shù)。'''( , )4jkeG r -rr rr r場為：i sE E E 邊界條件：( ) 0i sn E n E E
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O613.71

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本文編號：2601519