二維材料族由于其獨特的屬性,在光子學和光電子學領(lǐng)域引起了廣泛的研究興趣。石墨烯是一種新興的二維材料,它是一種由排列成六角蜂窩狀晶格陣列的單層碳原子組成。由于其獨特的零帶隙能帶結(jié)構(gòu),石墨烯具有光學透明性,機械柔性和高載流子遷移率等諸多優(yōu)良的特性,并且在中紅外到太赫茲波段,石墨烯可以激發(fā)出表面等離激元效應(yīng),表現(xiàn)出類金屬的性質(zhì)。憑借自身優(yōu)良的光電屬性,石墨烯成為光子學領(lǐng)域的研究熱點。隨著精細加工和微納技術(shù)的發(fā)展,新一代的光子器件在逐步往小型化和集成化方向發(fā)展,以硅晶體為代表的傳統(tǒng)光子器件有著不可避免的局限性,如無法實現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)傳輸、發(fā)光效率低、集成化困難等,而石墨烯的出現(xiàn),為設(shè)計新型的微納光子器件提供了新的思路。但是石墨烯與入射光之間比較弱的相互作用成為制約石墨烯應(yīng)用的關(guān)鍵因素。在紫外到太赫茲波段,目前已經(jīng)有許多研究,將石墨烯與各種各樣的光子結(jié)構(gòu)相結(jié)合來提高石墨烯與入射光之間的方法,如超材料、光學諧振腔以及波導結(jié)構(gòu)等。但是這些結(jié)構(gòu)對加工要求比較高,相應(yīng)地也增加了制造的成本。除此之外,在醫(yī)學、生物化學以及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域,制備具有高靈敏度的光學傳感器可以有效且便捷地對生物分子以及環(huán)境折射率進行檢...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 石墨烯概述
    1.3 石墨烯的多體效應(yīng)
    1.4 基于石墨烯光子器件相關(guān)研究概述
        1.4.1 基于石墨烯的光吸收器
        1.4.2 基于石墨烯的光學傳感器
    1.5 論文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 利用相干吸收增強石墨烯紫外-近紅外吸收
    2.1 前言
    2.2 多層薄膜傳輸矩陣概述
    2.3 相干完美吸收體的原理
    2.4 全介質(zhì)無圖案石墨烯完美吸收體結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.4.1 全介質(zhì)無圖案石墨烯完美吸收體結(jié)構(gòu)原理
        2.4.2 全介質(zhì)無圖案石墨烯完美吸收體結(jié)構(gòu)分析
    2.5 石墨烯相干吸收器的潛在應(yīng)用
        2.5.1 表面電導率傳感器
        2.5.2 石墨烯光電調(diào)制器
        2.5.3 石墨烯可見光寬帶吸收器
    2.6 本章小結(jié)
第三章 全介質(zhì)結(jié)構(gòu)石墨烯超靈敏折射率傳感器
    3.1 前言
    3.2 傳感器原理
    3.3 全介質(zhì)傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于石墨烯的太赫茲吸收器
    4.1 前言
    4.2 石墨烯太赫茲吸收器結(jié)構(gòu)設(shè)計
    4.3 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻
科研成果
致謝



本文編號：3919972