【摘要】：石墨烯是一種具有六角形碳原子的新型材料,其優(yōu)越的物理和化學特性,使得其受到很多關注和被大量研究。石墨烯的出現,能幫助電子器件性能進一步提升。此時,對它們進行精確數值建模和仿真有著重要的工程意義。時域有限差分法(FDTD)是一種成熟的數值算法。目前,對FDTD法研究主要集中在新的求解方式,如無穩(wěn)定條件的交替方向隱格式時域有限差分(ADI-FDTD)法及弱穩(wěn)定條件的混合顯隱式時域有限差分法(HIE-FDTD)等。FDTD法存在Courant-Friedrich-Levy(CFL)穩(wěn)定性條件的限制,在解決例如石墨烯仿真的問題時,因為網格被剖分的越來越精細,時間步長的選取需要大大減小,時間步數隨之增加導致計算時間顯著增加。這使得應用FDTD法分析石墨烯薄層非常困難。本文的研究基于HIE-FDTD法,利用石墨烯的表面電導率模型通過輔助差分方程引入電流密度,有效地耦合到HIE-FDTD方法中。首先,介紹了傳統(tǒng)FDTD法,包括穩(wěn)定性、數值色散特性和邊界條件等問題。其次,通過詳細推導了HIE-FDTD法的公式,解決了實際仿真中的關鍵理論問題。介紹了石墨烯的電導率模型,應用輔助差分方程(ADE)方法將石墨烯的電導率結合到HIE-FDTD公式中,獲得色散HIE-FDTD法的迭代公式,降低了算法復雜度。在該方法中,時間步長大小不受石墨烯層中剖分網格大小的限制,使得計算效率大大提高。最后,將色散HIE-FDTD方法應用在太赫茲頻段的石墨烯器件研究上,有效仿真了石墨烯吸收體,通過改變石墨烯結構的相關參數,得到石墨烯電磁響應。本文對所提出算法的正確性和計算效率進行了驗證,為器件的模擬分析提供了理論基礎。
【圖文】：

第一章 緒論狀墨烯被英國科學家 Andre Geim 和 Konstantin N型如圖 1.1 所示，，其本身具有的優(yōu)良的電學特使得其在諸如天線和微波器件、柔性電子器設計中深得工程師們的喜愛，尤其是 5G 商用開始呈現爆炸性的增長。目前世界上有許多。

墨烯被英國科學家 Andre Geim 和 Konstantin N型如圖 1.1 所示，其本身具有的優(yōu)良的電學特使得其在諸如天線和微波器件、柔性電子器設計中深得工程師們的喜愛，尤其是 5G 商用開始呈現爆炸性的增長。目前世界上有許多。圖 1.1 石墨烯結構Fig.1.1 Schematic diagram of graphene structure
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O441;TQ127.11

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 郭飛;杜紅亮;屈紹波;夏頌;徐卓;趙建峰;張紅梅;;基于磁/電介質混合型基體的寬帶超材料吸波體的設計與制備[J];物理學報;2015年07期

2 程用志;聶彥;龔榮洲;鄭棟浩;范躍農;熊炫;王鮮;;基于超材料與電阻型頻率選擇表面的薄型寬頻帶吸波體的設計[J];物理學報;2012年13期

相關碩士學位論文 前1條

1 倪慧娟;非均勻網格的時域有限差分算法[D];西安電子科技大學;2001年

本文編號：2699657