石墨烯表面等离子体共振现象的仿真研究.docx

摘要:石墨烯和表面等离激元由于其优异的物理特性，在纳米电子器件、储能材料、光电材料等方面得到了广泛使用，是目前微纳光学范围所要的钻研热点。本文首先介绍石墨烯材料的发现，之后对其结构和性质进行了简洁的综述，对等离子体基本原理和石墨烯表面等离子体基本原理和共振现象进行描述。在相关理论的基础上建立石墨烯纳米带阵列模型，运用 FDTD Solutions 电磁场计算软件对理论模型进行模拟与仿真。解析了石墨烯的物理参数和几何参数对等离子体共振模式的调控作用。结果表明，当减小费米能级或增加宽度时，透射谱的共振波长发生红移，减小电子迁移率使传输率下降到低阶模式，这主要是石墨烯等离子体共振效应引起的。最后对石墨烯表面等离子体在将来的发展前景进行了展望。

关键词：石墨烯；表面等离子体；等离子体共振； 数值模拟

目录

摘要

Abstract

1.绪论-1

1.1石墨烯材料概述-1

1.1.1石墨烯的发现-1

1.1.2 石墨烯的结构和特性-1

1.1.3石墨烯导电率的一般表达式-3

1.2表面等离子体的基本理论-4

1.2.1 表面等离子体的研究背景-4

1.2.2 表面等离子体激元的特性-5

1.2.3 石墨烯表面等离子体激元基本理论-8

2.时域有限差分方法（FDTD)-9

2.1时域有限差分法的概述-9

2.2直角坐标中的二维FDTD-11

2.3 FDTD边界条件-13

2.4 FDTD Solutions仿真软件简介-14

3.石墨烯纳米带阵列的等离子体共振特性-15

3.1石墨烯纳米带阵列模型-15

3.2结果讨论与分析-16

4.总结与展望-21

参考文献-22

致  谢-23