發(fā)布時間：2017-08-15 10:25

  本文關(guān)鍵詞：基于石墨烯材料的太赫茲波傳輸特性的理論研究

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【摘要】：高性能光電材料創(chuàng)新技術(shù)在許多領(lǐng)域,包括醫(yī)學(xué),顯示和成像,軍事,光通信,環(huán)境監(jiān)測,安全檢查,科研和工業(yè)處理控制的發(fā)展起著重要的作用。石墨烯作為最吸引人的二維材料,已經(jīng)證明從太赫茲波光電檢測到紫外線的有前景的應(yīng)用。石墨烯自身的金屬性使得其與光子晶體結(jié)合時,就能形成產(chǎn)生SPs的介質(zhì)-金屬結(jié)構(gòu)。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)通過外加電場或者改變外界環(huán)境的溫度,從而改變石墨烯的性質(zhì),來實現(xiàn)不同的濾波功能。首先我們探究了石墨烯在太赫茲波段的光學(xué)特性。在對石墨烯能帶計算的過程中,使用緊束縛近似的方法求解,討論了石墨烯中電子的躍遷情況。石墨烯的電導(dǎo)率可以通過化學(xué)摻雜或外加偏壓進(jìn)行調(diào)節(jié),因而石墨烯在光學(xué)性質(zhì)上具有很強的可調(diào)性。在研究SPs在石墨烯覆蓋的一非準(zhǔn)周期Thue-Morse序列的傳播特性時,在理論上從Maxwell方程出發(fā),運用傳輸矩陣法推導(dǎo)出表面等離激元在由石墨烯和光子晶體組成的介質(zhì)-石墨烯-介質(zhì)(DGD)三明治結(jié)構(gòu)上的傳輸特性。通過數(shù)值計算來模擬表面等離激元在太赫茲波段的傳輸特性。數(shù)值結(jié)果表明在SPs正入射時,光子帶隙寬度和位置基本不隨Thue-Morse序列項數(shù)的增加而改變;對于表面含有石墨烯的周期性光子晶體,可以通過改變傳統(tǒng)電介質(zhì)材料的介電參數(shù)和材料厚度等來進(jìn)行調(diào)節(jié),從而改變傳播特性。隨后我們研究了SPs在由石墨烯覆蓋的一維準(zhǔn)周期Fibonacci序列的傳播特性,同樣利用運用傳輸矩陣法推導(dǎo)出SPs由在介質(zhì)-石墨烯-介質(zhì)(DGD)三明治結(jié)構(gòu)上的傳輸特性。數(shù)值結(jié)果表明當(dāng)SPs正入射時,高階光子帶隙寬度和位置基本不隨Fibonacci序列中序列的項數(shù)的增加而改變;對于表面含有石墨烯的非周期光子晶體,可以通過改變傳統(tǒng)電介質(zhì)材料的介電參數(shù)和材料厚度等來進(jìn)行調(diào)節(jié),從而改變傳播特性。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 太赫茲 等離激元帶隙
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O613.71;O441.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第1章 引言7-20
• 1.1 引言7
• 1.2 石墨烯的簡介7-12
• 1.2.1 石墨烯的概念7-8
• 1.2.2 石墨烯的性質(zhì)8-9
• 1.2.3 石墨烯的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.4 石墨烯的前景應(yīng)用11-12
• 1.3 太赫茲波的簡介12-15
• 1.3.0 太赫茲波的概述12-13
• 1.3.1 太赫茲波的特點13-14
• 1.3.2 太赫茲波的研究現(xiàn)狀14
• 1.3.3 太赫茲波與石墨烯的結(jié)合14-15
• 1.4 傳輸矩陣的推導(dǎo)15-18
• 1.5 論文的主要工作18-20
• 第2章 石墨烯在太赫茲波段的光學(xué)性質(zhì)20-27
• 2.1 石墨烯的能帶20-22
• 2.2 石墨烯的光學(xué)電導(dǎo)率22-25
• 2.3 石墨烯-介質(zhì)表面的等離激元25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 SPs在石墨烯覆蓋的一維非周期Thue - Morse序列的傳播特性27-36
• 3.1 引言27-28
• 3.2 電磁場中的TE模和TM模28-30
• 3.3 理論模型30-32
• 3.4 數(shù)值計算與結(jié)果分析32-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第4章 SPs在由石墨烯覆蓋的一維準(zhǔn)周期Fibonacci序列的傳播特性36-43
• 4.1 引言36-37
• 4.2 理論模型37-39
• 4.3 數(shù)值計算與結(jié)果分析39-41
• 4.4 本章小結(jié)41-43
• 第5章 結(jié)束語43-45
• 致謝45-46
• 參考文獻(xiàn)46-48

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