石墨烯具有二維單層碳原子結(jié)構(gòu),由碳原子按照六邊形蜂窩狀排列形成。石墨烯以優(yōu)異的物理、化學(xué)性質(zhì),受到了廣泛的關(guān)注和研究,可被應(yīng)用于能量存儲、光學(xué)傳感等方面。石墨烯表面等離子體是石墨烯在光學(xué)領(lǐng)域里一項重要的研究方向,為實現(xiàn)可調(diào)控的納米光電器件和全光集成電路提供了可能。本論文的研究內(nèi)容如下:研究了單層和多層石墨烯的光學(xué)特性。對多層石墨烯結(jié)構(gòu),考慮了層間庫侖耦合作用,研究了光電導(dǎo)對層數(shù)、層間距離、各層類型、介電環(huán)境和能級展寬的依賴關(guān)系。結(jié)果表明,通過光電導(dǎo)曲線和轉(zhuǎn)折點數(shù)目可以獲得石墨烯的層數(shù)和各層類型。在低頻區(qū)介電環(huán)境、雜質(zhì)或缺陷引起的能級寬度對多層結(jié)構(gòu)中的光電導(dǎo)有明顯影響,而層間距離對多層結(jié)構(gòu)中的光電導(dǎo)影響較小。單層石墨烯的光電導(dǎo)包含實部和虛部。由于其虛部可正可負,石墨烯能夠傳輸TE和TM兩種模式的表面等離子體波�；贛axwell方程和石墨烯邊界條件,著重研究了石墨烯光電導(dǎo)和不同的介質(zhì)材料(介電常數(shù)不同)對TE模石墨烯表面等離子體波及波導(dǎo)的影響。計算表明,在近紅外波段TE模的石墨烯表面等離子體波對周圍介質(zhì)材料極其敏感。通過控制石墨烯兩側(cè)介質(zhì)介電常數(shù)的微小差值,可以增強石墨烯TE模表面等離子波的約束性,并且降低其損耗。另外,石墨烯光電導(dǎo)可以對其產(chǎn)生有效的調(diào)控作用。最后,設(shè)計了基于石墨烯表面等離子體的混合太赫茲波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)。在高密度聚乙烯的三角凹槽上沉積石墨烯,利用相同材料進行覆蓋,將砷化鎵材料制備成圓柱桿插入夾角之間形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu),然后通過有限元法對該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的傳輸性能進行了分析和探究。結(jié)果表明石墨烯的光電導(dǎo)、砷化鎵的尺寸、凹槽的角度,以及覆層的厚度對石墨烯表面等離子體混合波導(dǎo)的傳輸性能有很大的影響,而且該結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)更小的傳輸模場和更低的傳播損耗。
【學(xué)位單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ127.11
【部分圖文】：

石墨烯具有二維單層碳原子結(jié)構(gòu)，由六邊形結(jié)構(gòu)排列形成，厚度只有０．３４邋ｍｎ。以逡逑單層石墨烯為基本結(jié)構(gòu)單元，平行交錯堆疊可以形成石墨，卷成一圈可以形成納米碳管，逡逑而蜷曲成團可以形成富勒烯，如圖１．１所示。雖然這些結(jié)構(gòu)都可以由石墨烯構(gòu)成，但是逡逑它們與石墨烯的某些性能方面存在很大的差異。逡逑S緬義賢跡保鋇ゲ閌�、队�(xùn)緯傻氖⑻寄擅墜芎頹蛐蔚母煥障┙峁故疽饌跡郟常蒎義鮮┠艽峁故侄撈�，它不同诱浽掋的皻枥^宀牧�，壤_跡保菜盡１菊魘義舷┓衙啄薌叮χ碌募鄞罰貝�，乓之上的导带为ＡP海�？带。ＡP貝壞繾猶畛�，皆侟诱廁辶x洗�，馒可诣�闖墑強昭ㄌ畛�，皆侟诱N沾�。ＡP貝耄么猿撇⑶蟻嘟�，綁拈`遣祭鐫ㄥ義希卞義

本文編號：2816851