基于石墨烯材料的太赫茲波傳播特性的理論研究.pdf

1、高性能光電材料創(chuàng)新技術(shù)在許多領(lǐng)域，包括醫(yī)學，顯示和成像，軍事，光通信，環(huán)境監(jiān)測，安全檢查，科研和工業(yè)處理控制的發(fā)展起著重要的作用。石墨烯作為最吸引人的二維材料，已經(jīng)證明從太赫茲波光電檢測到紫外線的有前景的應(yīng)用。石墨烯自身的金屬性使得其與光子晶體結(jié)合時，就能形成產(chǎn)生SPs的介質(zhì)-金屬結(jié)構(gòu)。這種復合結(jié)構(gòu)通過外加電場或者改變外界環(huán)境的溫度，從而改變石墨烯的性質(zhì)，來實現(xiàn)不同的濾波功能。
　　首先我們探究了石墨烯在太赫茲波段的光學特性。在對

2、石墨烯能帶計算的過程中，使用緊束縛近似的方法求解，討論了石墨烯中電子的躍遷情況。石墨烯的電導率可以通過化學摻雜或外加偏壓進行調(diào)節(jié)，因而石墨烯在光學性質(zhì)上具有很強的可調(diào)性。
　　在研究SPs在石墨烯覆蓋的一非準周期Thue-Morse序列的傳播特性時，在理論上從Maxwell方程出發(fā)，運用傳輸矩陣法推導出表面等離激元在由石墨烯和光子晶體組成的介質(zhì)-石墨烯-介質(zhì)（DGD）三明治結(jié)構(gòu)上的傳輸特性。通過數(shù)值計算來模擬表面等離激元在太赫茲波

3、段的傳輸特性。數(shù)值結(jié)果表明在SPs正入射時，光子帶隙寬度和位置基本不隨Thue-Morse序列項數(shù)的增加而改變；對于表面含有石墨烯的周期性光子晶體，可以通過改變傳統(tǒng)電介質(zhì)材料的介電參數(shù)和材料厚度等來進行調(diào)節(jié)，從而改變傳播特性。
　　隨后我們研究了SPs在由石墨烯覆蓋的一維準周期Fibonacci序列的傳播特性，同樣利用運用傳輸矩陣法推導出SPs由在介質(zhì)-石墨烯-介質(zhì)（DGD）三明治結(jié)構(gòu)上的傳輸特性。數(shù)值結(jié)果表明當SPs正入射時，高