【摘要】：自從2004年石墨烯發(fā)現(xiàn)以來(lái),石墨烯以其獨(dú)特的電子、機(jī)械等特性而廣受關(guān)注。曾經(jīng),貴金屬(金、銀等)被廣泛地認(rèn)為是現(xiàn)存最好的表面波材料。但是,這些材料存在著巨大的歐姆損耗和一旦結(jié)構(gòu)固定則不可調(diào)制的缺點(diǎn)。而石墨烯則被認(rèn)為是可以作為表面波導(dǎo)在紅外波段新的平臺(tái)和THZ波段的超材料。本論文研究的內(nèi)容如下： 1)我們研究了單層獨(dú)立存在的石墨烯波導(dǎo)。在石墨烯波導(dǎo)中,導(dǎo)�？梢员痪o緊的約束在橫向和波導(dǎo)的傳播方向上。而且我們發(fā)現(xiàn)了在單層獨(dú)立存在的石墨烯納米帶波導(dǎo)中,存在著單模區(qū)間。并且,由于模式被緊緊地約束起來(lái),我們得到了一個(gè)可以打破記錄的極小的模式面積(比其他以發(fā)表的波導(dǎo)模式面積的最小值還小了一個(gè)數(shù)量級(jí)),并且同時(shí)得到了一個(gè)極高的等效折射率。 2)我們研究了介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯納米帶波導(dǎo)。我們得到了一個(gè)低損耗的波導(dǎo)結(jié)構(gòu),石墨烯-氧化硅-硅結(jié)構(gòu),它同時(shí)降低了傳播的損耗和增加了波導(dǎo)質(zhì)量因數(shù)FOM。 3)我們研究了由兩條石墨烯納米帶所組成的結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)特性。在對(duì)這些結(jié)構(gòu)的研究當(dāng)中,對(duì)于兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu),我們發(fā)現(xiàn)了一些獨(dú)特的,吸引人的特性。在左右結(jié)構(gòu)的石墨烯波導(dǎo)當(dāng)中,通過(guò)對(duì)帶隙d的控制,可以做到對(duì)波導(dǎo)模式面積的控制,當(dāng)帶隙減小時(shí),模式面積能有效地減小。在上下結(jié)構(gòu)中,我們通過(guò)對(duì)帶隙的控制我們可以得到一個(gè)遠(yuǎn)超過(guò)獨(dú)立存在的石墨烯納米帶的等效折射率數(shù)值。 4)本論文通過(guò)一個(gè)極小的納米尺寸的環(huán)形腔的設(shè)計(jì),來(lái)證明石墨烯納米帶在遠(yuǎn)紅外波段領(lǐng)域具有極大的潛能。
[Abstract]:Since the discovery of graphene in 2004, graphene has been widely concerned with its unique electronic and mechanical properties. Once, precious metals (gold, silver, etc.) were widely considered to be the best existing surface wave materials. However, these materials have huge ohmic losses and the shortcomings of non modulation once the structure is fixed. And graphene is considered to be the case. It can be used as a new platform and THZ band metamaterial for the surface waveguide in the infrared band.
1) we studied the monolayer independent graphene waveguides. In the graphene waveguides, the guide modes can be tightly confined in the direction of transverse and waveguide propagation. Moreover, we found the existence of a single mode range in the monolayer independent graphene nanoscale waveguide. And, as the mode is tightly constrained, we get it. A minimal mode area that can break the record is one order of magnitude smaller than the smallest value of the published waveguide mode area, and a very high equivalent refractive index is obtained at the same time.
2) we studied the dielectric structure of the graphene nanoribbon waveguide. We have obtained a low loss waveguide structure, the graphene oxide silicon silicon structure, which simultaneously reduces the propagation loss and increases the waveguide mass factor FOM..
3) we studied the waveguide characteristics of a structure consisting of two graphene nanoribbons. In the study of these structures, we found some unique and attractive characteristics for two different structures. In the graphene waveguides of the left and right structures, the mode area of the waveguide can be controlled by the control of the band gap D. When the band gap is reduced, the mode area can be effectively reduced. In the upper and lower structures, we can obtain an equivalent index value of the graphene nanoribbons that are far beyond the independent existence by controlling the band gap.
4) in this paper, the design of a nanoscale ring cavity is used to prove that graphene nanoribbons have great potential in the far infrared band.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TN814

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本文編號(hào)：2132061