光子结构中石墨烯等离子体共振特性仿真与分析.doc

摘要:随着科技的发展，基于硅材料的电子器件的研究和制作工艺如摩尔定律预言的那样得到了指数式的快速发展，这也为信息的高速传输和处理奠定了基础。石墨烯，一种二维的单层原子材料，它非凡的特性激发了科学家们对其基本性质及潜在应用的大量研究。比如超材料、光学调制器、光电探测器、传感器、功分器和滤波器等。但是现在石墨烯的制备工艺和检测工艺都不成熟，所以石墨烯的器件的研制和性能检测还需要通过大量而且复杂的理论分析，实验仿真和制作测量来实现。就目前而言，利用时域差分算法和仿真软件对二维材料的光学结构进行分析和设计是当前较为流行和可行的光子结构研究方法。

本文主要通过建立石墨烯-谐振腔-波导等离子体耦合结构模型，运用时域有限差分法对石墨烯-谐振腔-波导系统的光学特性进行仿真性研究，其主要工作是：探究谐振腔对石墨烯光学特性的影响，通过FDTD仿真模拟，得出他的传输，反射，吸收谱图，了解他的具体共振特性；以及改变石墨烯的费米能级，得出模型前后的传输谱图，以及传输谱随7个费米能级变化的图，定性了解他们之间的关系。

关键词：石墨烯；表面等离子体；共振特性；时域有限差分法

目录

摘要

Abstract

1.前言-1

1.1 选题背景-1

1.2 国内外研究现状-2

1.2.1 国外研究现状-2

1.2.2 国内研究现状-2

2.石墨烯及表面等离子体介绍-4

2.1 石墨烯-4

2.2 表面等离子体-5

3.时域有限差分法-7

3.1 引言-7

3.2 时域有限差分法-7

3.2.1 Maxwell方程组-8

3.2.2 直角坐标中的二维FDTD-9

4.石墨烯-谐振腔-波导中的等离子体光学效应-12

4.1 石墨烯表面等离子体的局域特性介绍-12

4.2 石墨烯-谐振腔等离子体耦合结构模型-12

4.3 透射共振模式的传输特性-13

4.4 本章小结-17

参考文献-19

致    谢-20