【摘要】：石墨烯自2004年被證明在自然界中可以穩(wěn)定存在以來,由于其特殊的結構以及良好的性能,得到了研究者們的廣泛關注。石墨烯可以在太赫茲波段產生表面模式,在太赫茲吸收器件的制造方面擁有巨大的優(yōu)勢。但是由于太赫茲波段的特殊性,傳統(tǒng)的光學器件很難在該波段得到響應。近些年的許多研究都表明,人造超材料利用導體薄膜表面載流子的振蕩,可以很好地吸收太赫茲波。這對光學、電磁學的研究具有重大意義。另外石墨烯在太赫茲波段的吸收性能優(yōu)于普通金屬,這就使得基于石墨烯超材料的研究成為了電磁學領域的熱點。本文開展基于石墨烯超材料電磁吸收理論的研究,主要內容如下:1.提出了一種基于石墨烯超材料級聯(lián)結構的吸收體。基于Igor等人設計的石墨烯超材料板,采用級聯(lián)的方式來進行帶寬的展寬。當入射角度固定為π/4時,將擁有不同完美吸收帶的超材料板進行交替級聯(lián)放置,兩塊不同超材料板中間空氣層的厚度也經過了合理的設計。研究發(fā)現超材料板放置5層時,完美吸收波長的帶寬有了較大程度上的展寬,之后用COMSOL仿真軟件對結果進行了數值驗證。考慮到器件的結構規(guī)模,本文只討論到5層級聯(lián)的情況。入射波長固定為4.35μm時,也采用了不同的石墨烯材料板(非完美吸收)進行級聯(lián),同樣通過合理的設計,可以達到在入射角為-67°到67°的范圍內,吸收率均在0.8以上的大角度高吸收的目標。2.提出了一種基于石墨烯超材料板復合結構的吸收體。該復合結構由上層石墨烯超材料層、中層空氣層和底層金屬反射層(金屬為銀)組成。通過分析單層石墨烯超材料板中各個參數對電磁吸收的影響,對結構參數進行合理選擇。通過仿真計算發(fā)現,當入射角固定為π/4時,入射波長在0.1-6μm內吸收率均達到了0.8以上。另外入射波長為3.5μm時,入射角從-60°到60°的范圍內吸收率也均可以達到0.9以上。在高吸收率的條件下,實現了波長帶寬與角度帶寬同時擴展的目標。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ127.11;O441
【圖文】：

較低的太赫茲頻率下主動調節(jié)吸收可以高達 15％，而且不會降低接變石墨烯費米能級，偏振方位角從器和熱發(fā)射器等[43]。rande 等人設計了一個利用導模共振中間放置厚介質層，最下層是反射用無損間隔物和理想反射鏡時可以墨烯的吸收率增加了 40 倍。同時過調節(jié)間隔物厚度將吸收率控制金屬鏡和單層石墨烯相接觸來調整為 1μm，體現了結構的緊湊型，這人在固定入射波長的條件下，研究度不敏感光學吸收器提供了新的

心思想在于將麥克斯韋方程轉化為矩陣形式，一個位置的遞矩陣與其他位置的電場或磁場相關聯(lián)，通過單層界面上導得到整體結構的場強關系。在傳遞矩陣方法的框架內，輸矩陣，另一種是傳播矩陣。傳輸矩陣是通過接口連接場質內傳播一段距離后連接場。在接下來的石墨烯超材料板方法來計算超材料板的反射、透射、吸收。材料層狀結構的電磁特性分析方法理論有隨機電子能帶結構的平板波導映射成為具有相同光學，推導了等效介質方法來研究這種平板結構的光學性質（的超材料）。該理論被用于研究多種基于石墨烯的超材料（無可變參數）中與實驗結果很好地照應起來。

【參考文獻】

相關期刊論文 前6條

1 馮一軍;朱博;徐培華;趙俊明;姜田;;電磁超材料在微波吸波材料中的應用探索[J];中國材料進展;2013年08期

2 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

3 趙碧輝;文岐業(yè);謝云松;張懷武;;電磁超材料吸收器的研究進展[J];電子元件與材料;2011年11期

4 范飛;郭展;白晉軍;王湘暉;常勝江;;多功能磁光子晶體太赫茲可調偏振控制器件[J];物理學報;2011年08期

5 肖志俊;;對麥克斯韋方程組的探討[J];通信技術;2008年09期

6 陳慰宗,申影,忽滿利,卜濤,劉軍;一維光子晶體的基本周期結構及其禁帶特征[J];光子學報;2001年12期

本文編號：2742458