近年來,隨著納米加工和制備技術(shù)以及集成光子學(xué)的不斷發(fā)展,人們對表面等離激元（SPPs）機(jī)理的研究逐漸廣泛和深入,并使之成為一門新興的學(xué)科。SPPs在納米光子學(xué)領(lǐng)域中已經(jīng)凸顯出巨大的應(yīng)用價(jià)值,未來SPPs的研究將向著多維化、實(shí)用化的方向發(fā)展。在過去的十幾年里,針對SPPs的研究主要是圍繞金、銀等貴金屬材料在可見光和近紅外頻段中展開的,而在太赫茲及中紅外頻段內(nèi)等離子體器件的研究則相對比較薄弱。如何降低納米尺度SPPs波導(dǎo)傳輸損耗及如何利用SPPs設(shè)計(jì)制備出各種新型、簡便及高效的納米光子學(xué)器件,成為擺在科研人員面前的一個(gè)難題。石墨烯的橫空出世逐漸填補(bǔ)了SPPs在太赫茲及中紅外頻段的空白,使其在信息與通信、醫(yī)學(xué)、軍事、生物傳感以及光譜學(xué)方面有著廣泛的應(yīng)用。石墨烯是由單層碳原子組成的零帶隙半導(dǎo)體材料。對于本征石墨烯而言,費(fèi)米能級EF分布于狄拉克點(diǎn)所在平面上。這種零帶隙的能帶結(jié)構(gòu)極易受到各種因素,如外加電場、表面吸附、晶格變形以及摻雜等的影響而產(chǎn)生摻雜效應(yīng),導(dǎo)致石墨烯費(fèi)米面遠(yuǎn)離狄拉克點(diǎn)。另外,石墨烯不僅具有貴金屬材料所不具備的獨(dú)特的可調(diào)節(jié)性,而且還具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。上述特點(diǎn)能夠大大促進(jìn)石墨烯在等離... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
論文中常用符號說明
第一章 緒論
    1.1 表面等離激元器件研究背景
    1.2 石墨烯簡介
        1.2.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)
        1.2.2 石墨烯的制備方法
        1.2.3 石墨烯電子結(jié)構(gòu)及其相關(guān)特性
        1.2.4 石墨烯的摻雜
    1.3 石墨烯表面等離激元器件研究現(xiàn)狀
    1.4 數(shù)值計(jì)算方法
        1.4.1 電磁計(jì)算方法介紹
        1.4.2 有限元法
        1.4.3 時(shí)域有限差分法
        1.4.4 數(shù)值色散對空間及時(shí)間離散間隔的要求
        1.4.5 邊界條件設(shè)置(完美匹配層)
    1.5 本論文研究內(nèi)容及章節(jié)安排
    1.6 參考文獻(xiàn)
第二章 石墨烯色散關(guān)系及模式理論分析
    2.1 波導(dǎo)的電磁理論基礎(chǔ)
        2.1.1 波動方程
        2.1.2 亥姆霍茲方程
        2.1.3 電磁場的邊界連續(xù)性條件
        2.1.4 波導(dǎo)中的TE及TM模式電磁場分量及其邊界條件
    2.2 橫向大尺寸石墨烯表面電導(dǎo)率及其色散關(guān)系
        2.2.1 石墨烯表面電導(dǎo)率半經(jīng)典模型
        2.2.2 置于半無窮大介質(zhì)空間中的石墨烯色散關(guān)系
        2.2.3 介質(zhì)厚度可變的石墨烯色散關(guān)系
        2.2.4 表面等離子體及石墨烯SPP的基本屬性
        2.2.5 石墨烯SPP激發(fā)方式
    2.3 石墨烯納米帶SPP模式分析及色散關(guān)系
    2.4 本章小結(jié)
    2.5 參考文獻(xiàn)
第三章 基于石墨烯SPP離散有效折射率分布的平板透鏡
    3.1 背景介紹
    3.2 變焦距的石墨烯SPP聚焦透鏡
        3.2.1 石墨烯電場效應(yīng)理論分析
        3.2.2 石墨烯SPP聚焦透鏡實(shí)現(xiàn)原理
        3.2.3 仿真結(jié)果與分析
        3.2.4 相關(guān)濾波系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.3 基于石墨烯SPP的半麥克斯韋魚眼透鏡
        3.3.1 有效折射率方法理論分析與建模
        3.3.2 數(shù)值仿真及性能分析
    3.4 本章小結(jié)
    3.5 參考文獻(xiàn)
第四章 基于不同石墨烯橫向尺度的布拉格反射器
    4.1 背景介紹
    4.2 介質(zhì)厚度可調(diào)的基于波導(dǎo)模式的布拉格反射器
        4.2.1 介質(zhì)截至厚度分析與建模
        4.2.2 仿真結(jié)果與截止厚度對反射器性能的影響
    4.3 基于不同納米帶寬度的布拉格反射器
        4.3.1 理論分析與建模
        4.3.2 數(shù)值仿真與理論分析
    4.4 本章小結(jié)
    4.5 參考文獻(xiàn)
第五章 基于石墨烯SPP邊界模式的耦合元件
    5.1 背景介紹
    5.2 基于石墨烯納米帶SPP帶通濾波器研究
        5.2.1 濾波器結(jié)構(gòu)建模及理論分析
        5.2.2 數(shù)值仿真與性能分析
    5.3 基于耦合模式理論的石墨烯EIT系統(tǒng)的研究
        5.3.1 單個(gè)F-P諧振器的帶阻濾波分析
        5.3.2 基于F-P諧振耦合的EIT系統(tǒng)的分析
    5.4 本章小結(jié)
    5.5 參考文獻(xiàn)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本論文的主要成果
    6.2 論文存在的不足及后續(xù)工作
致謝
博士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文、參與的項(xiàng)目及獲得的獎(jiǎng)勵(lì)
附錄 英文論文兩篇
學(xué)位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3204565