【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(xué)特性,使得其受到很多關(guān)注和被大量研究。石墨烯的出現(xiàn),能幫助電子器件性能進(jìn)一步提升。此時(shí),對(duì)它們進(jìn)行精確數(shù)值建模和仿真有著重要的工程意義。時(shí)域有限差分法(FDTD)是一種成熟的數(shù)值算法。目前,對(duì)FDTD法研究主要集中在新的求解方式,如無(wú)穩(wěn)定條件的交替方向隱格式時(shí)域有限差分(ADI-FDTD)法及弱穩(wěn)定條件的混合顯隱式時(shí)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(wèn)題時(shí),因?yàn)榫W(wǎng)格被剖分的越來(lái)越精細(xì),時(shí)間步長(zhǎng)的選取需要大大減小,時(shí)間步數(shù)隨之增加導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間顯著增加。這使得應(yīng)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(dǎo)率模型通過(guò)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(shù)值色散特性和邊界條件等問(wèn)題。其次,通過(guò)詳細(xì)推導(dǎo)了HIE-FDTD法的公式,解決了實(shí)際仿真中的關(guān)鍵理論問(wèn)題。介紹了石墨烯的電導(dǎo)率模型,應(yīng)用輔助差分方程(ADE)方法將石墨烯的電導(dǎo)率結(jié)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(fù)雜度。在該方法中,時(shí)間步長(zhǎng)大小不受石墨烯層中剖分網(wǎng)格大小的限制,使得計(jì)算效率大大提高。最后,將色散HIE-FDTD方法應(yīng)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(guò)改變石墨烯結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù),得到石墨烯電磁響應(yīng)。本文對(duì)所提出算法的正確性和計(jì)算效率進(jìn)行了驗(yàn)證,為器件的模擬分析提供了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

第一章 緒論狀墨烯被英國(guó)科學(xué)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(xué)特使得其在諸如天線和微波器件、柔性電子器設(shè)計(jì)中深得工程師們的喜愛(ài)，尤其是 5G 商用開(kāi)始呈現(xiàn)爆炸性的增長(zhǎng)。目前世界上有許多。

墨烯被英國(guó)科學(xué)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(xué)特使得其在諸如天線和微波器件、柔性電子器設(shè)計(jì)中深得工程師們的喜愛(ài)，尤其是 5G 商用開(kāi)始呈現(xiàn)爆炸性的增長(zhǎng)。目前世界上有許多。圖 1.1 石墨烯結(jié)構(gòu)Fig.1.1 Schematic diagram of graphene structure
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O441;TQ127.11

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)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(zhì)混合型基體的寬帶超材料吸波體的設(shè)計(jì)與制備[J];物理學(xué)報(bào);2015年07期

2 程用志;聶彥;龔榮洲;鄭棟浩;范躍農(nóng);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(shè)計(jì)[J];物理學(xué)報(bào);2012年13期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 倪慧娟;非均勻網(wǎng)格的時(shí)域有限差分算法[D];西安電子科技大學(xué);2001年

本文編號(hào)：2699657