本文關鍵詞：基于石墨烯的THz可調(diào)諧超材料器件研究

  更多相關文章： 石墨烯 超材料 吸收器 電磁誘導反射 超敏感傳感器

【摘要】：超材料,對當前國防、經(jīng)濟、醫(yī)學等領域都產(chǎn)生了愈來愈廣泛而深入的影響,曾被美國《科學》雜志評為過去十年人類最重大的十項科技突破之一。隨著信息技術的高速發(fā)展,超材料逐漸進入了應用層面。但由于超材料的超常電磁特性主要由人工設計的有序結構單元的形狀和物理尺寸決定,這就使其表現(xiàn)出的電磁性質(zhì)被局限住。而石墨烯由于其電導率可以通過外加電壓進行控制,因而非常適合用來做可調(diào)諧的THz超材料�；诖�,本文提出了三種不同功能的石墨烯超材料器件,分別為吸收器、電磁誘導反射和傳感器,通過CST微波工作室仿真軟件進行仿真之后,得出的結果如下:1、基于周期性單層石墨烯結構的可調(diào)諧THz超材料吸收器,該吸收器在石墨烯取合適的費米能時,吸收率能夠達到99.9%以上。而且,在不改變?nèi)魏谓Y構參數(shù)的情況下,通過調(diào)節(jié)加在石墨烯與襯底之間的電壓,吸收器的吸收頻率與幅度均可得到有效的調(diào)節(jié),且調(diào)節(jié)范圍較大。2、基于石墨烯互補結構的動態(tài)可調(diào)諧電磁誘導反射THz超材料,該結構中的暗模式是通過兩種諧振器之間的近場耦合作用被激發(fā)的,從而產(chǎn)生了反射窗口。反射窗口可以通過改變明模式與暗模式之間的相對縱向位移,或者石墨烯的費米能控制。另外,該結構反射峰處的群延遲值比較高,因此,該結構在可調(diào)諧慢光設備、可調(diào)諧傳感器和開關等領域具有潛在的應用價值。3、基于石墨烯互補結構的超敏感THz傳感器,該結構中的反射峰帶寬窄,Q值高。且通過仿真,該傳感器對分析物折射率的靈敏度可以達到177.7GHz/RIU,FOM值可以達到59.3。更重要的是,石墨烯的加入不僅可以增加生物分子的吸附性,還可以在不改變結構任何參數(shù)情況下實現(xiàn)該傳感器的動態(tài)可調(diào)。因此,該傳感器為電磁誘導反射超材料在THz領域內(nèi)的有機傳感、生物傳感提供了很好的研究思路。
【關鍵詞】：石墨烯 超材料 吸收器 電磁誘導反射 超敏感傳感器
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O613.71;TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 課題研究的目的和意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-19
• 1.3.1 石墨烯材料簡介12-14
• 1.3.2 THz超材料國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.3 基于石墨烯的可調(diào)諧THz超材料國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 石墨烯介電常數(shù)模型的建立21-25
• 2.1 CST微波工作室簡介21
• 2.2 仿真方法介紹21-23
• 2.3 石墨烯介電常數(shù)模型的建立23-25
• 第3章 基于石墨烯的可調(diào)諧THz吸收器研究25-31
• 3.1 引言25
• 3.2 吸收器結構設計25-26
• 3.3 仿真結果分析26-29
• 3.4 吸收器工作原理介紹29
• 3.5 本章小結29-31
• 第4章 基于石墨烯互補結構的動態(tài)可調(diào)諧電磁誘導反射器件研究31-39
• 4.1 引言31
• 4.2 電磁誘導反射超材料結構設計31-32
• 4.3 仿真結果分析32-38
• 4.3.1 電磁誘導反射過程及原理研究32-36
• 4.3.2 動態(tài)可調(diào)諧性研究36-38
• 4.4 本章小結38-39
• 第5章 基于石墨烯的可調(diào)諧THz傳感器研究39-46
• 5.1 引言39
• 5.2 傳感器結構設計39-42
• 5.3 仿真結果分析42-44
• 5.3.1 光刻膠厚度對傳感器敏感度的影響42
• 5.3.2 光刻膠折射率對傳感器敏感度的影響42-44
• 5.3.3 石墨烯費米能對傳感器敏感度的影響44
• 5.4 傳感器工作原理介紹44-45
• 5.5 本章小結45-46
• 結論46-47
• 參考文獻47-53
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文53-54
• 致謝54

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孔延梅;;光子超材料的神奇世界[J];光機電信息;2009年09期

2 陳宇方;周永江;斯永敏;程海峰;;可電調(diào)諧超材料研究[J];功能材料;2012年04期

3 王總;朱文君;唐玲;;超材料技術發(fā)展概覽[J];軍民兩用技術與產(chǎn)品;2012年07期

4 樹華;;可以用光進行控制的超材料[J];物理;2012年12期

5 ;歡迎來到“超材料”世界[J];功能材料信息;2013年Z1期

6 ;美用超材料設計首個使光彎曲的計算器[J];金屬功能材料;2014年01期

7 周卓輝;黃大慶;劉曉來;牟維琦;康飛宇;;超材料在寬頻微波衰減吸收材料中的應用研究進展[J];材料工程;2014年05期

8 馮瑞華;;超材料研究文獻計量分析[J];材料導報;2009年07期

9 劉冶;李竹影;張旺洲;孫禹宏;;組合型電磁隱身斗篷的超材料設計與仿真[J];功能材料;2013年15期

10 徐含樂;祝小平;周洲;胡楚鋒;;基于雙向耦合補償?shù)某牧蟼鬏?反射法[J];電波科學學報;2014年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡更開;;電磁/聲波超材料及對波傳播控制的理論與實驗研究[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 蔡小兵;胡更開;;超材料性質(zhì)及功能的實驗研究[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

3 沈曉鵬;崔鐵軍;葉建祥;;雙波段超材料吸收器[A];2011年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2011年

4 劉亞鋒;周蕭明;胡更開;;彎曲波在薄板超材料中的傳播特性研究[A];北京力學會第18屆學術年會論文集[C];2012年

5 周蕭明;胡更開;;聲波超材料超分辨成像的理論與實驗研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

6 高東寶;曾新吾;;一維Helmholtz腔超材料聲透射特性研究[A];中國聲學學會第九屆青年學術會議論文集[C];2011年

7 丁勁;鄧元宸;葛歡;范理;張淑儀;張輝;;負模量超材料的傳輸系數(shù)研究[A];中國聲學學會第十屆青年學術會議論文集[C];2013年

8 胡更開;;電磁/聲波超材料及波傳播控制[A];第五屆全國強動載效應及防護學術會議暨復雜介質(zhì)/結構的動態(tài)力學行為創(chuàng)新研究群體學術研討會論文集[C];2013年

9 劉曉寧;陳毅;胡更開;;二維手性點陣材料及其在彈性波超材料設計中的應用[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

10 周蕭明;胡更開;;聲波超材料引起的聲波透明現(xiàn)象研究[A];慶祝中國力學學會成立50周年暨中國力學學會學術大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉霞;新型超材料可提高無線充電效率[N];科技日報;2011年

2 本報記者 安自能;深圳超材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立打造千億產(chǎn)值“航母”[N];中國工業(yè)報;2011年

3 記者 崔霞;打造千億產(chǎn)值超材料產(chǎn)業(yè)“航母”[N];深圳商報;2011年

4 記者 王劍鋒　見習記者 張尉心;首條超材料研發(fā)中試產(chǎn)線落戶龍崗[N];深圳特區(qū)報;2011年

5 記者 甘霖　楊婧如;全球首條超材料生產(chǎn)線投產(chǎn)[N];深圳特區(qū)報;2012年

6 記者 崔霞　畢國學;全球首條超材料生產(chǎn)線在深投產(chǎn)[N];深圳商報;2012年

7 本報記者 滕繼濮;超材料：我們另類的超級創(chuàng)造[N];科技日報;2013年

8 本報記者 劉霞;歡迎來到“超材料”世界[N];科技日報;2013年

9 實習記者 劉燕廬;像烏賊一樣變色的超材料即將出現(xiàn)[N];科技日報;2014年

10 策劃 本報記者 陳偉華 孫維鋒 采寫 本報記者 孫維鋒;“超材料”駕到 “隱身”不是夢[N];東莞日報;2014年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李宛珊;超材料麥克斯韋方程組的能量守恒分裂時域有限差分格式：方法、理論和應用[D];山東大學;2015年

2 熊漢;電磁超材料在微波吸波體與天線中的應用研究[D];電子科技大學;2014年

3 馬巖冰;新型超材料功能器件設計與應用研究[D];電子科技大學;2014年

4 劉海霞;可重構人工電磁媒質(zhì)理論與應用關鍵技術[D];西安電子科技大學;2014年

5 武霖;手性超材料的偏振特性研究[D];華中科技大學;2015年

6 程用志;調(diào)控電磁特性超材料設計及其性能研究[D];華中科技大學;2015年

7 張永剛;太赫茲超材料電磁誘導透明現(xiàn)象的電路模型研究[D];南京大學;2016年

8 白陽;電磁超材料紅外熱輻射和近場熱傳輸特性[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

9 孫海斌;電磁超材料合成機理及應用關鍵技術研究[D];電子科技大學;2016年

10 鐘敏;太赫茲頻段金屬—介質(zhì)—金屬三明治結構超材料的電磁性質(zhì)研究[D];南京師范大學;2015年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙思聰;人工超材料光傳輸特性的研究[D];電子科技大學;2013年

2 王公晗;基于超材料天線的研究[D];西南交通大學;2015年

3 端悅濤;寬頻完美吸聲超材料的理論研究[D];蘇州大學;2015年

4 曹瑞;薄膜型聲學超材料隔聲性能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

5 劉嬌;局域共振型聲學超材料機理探討[D];華南理工大學;2015年

6 李雅楠;基于貼片型結構的超材料的特性研究與設計[D];西南科技大學;2015年

7 張敏;超材料吸波體及左手材料的研究[D];北京化工大學;2015年

8 劉鷹;電磁耦合超材料本構矩陣提取算法研究[D];南昌航空大學;2015年

9 王帥;基于拓撲絕緣體在可調(diào)諧負折射率超材料[D];大連理工大學;2015年

10 王貝胤;電磁超材料吸波器及極化調(diào)控器研究[D];南京航空航天大學;2014年

，

本文編號：679583