基于M-FDTD方法的一維石墨烯電磁特性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、石墨烯,是由碳原子構(gòu)成的二維晶體結(jié)構(gòu),是目前世界上最薄的材料.它具有良好的導(dǎo)電性,零帶隙能帶結(jié)構(gòu)以及獨(dú)特的光敏感特性。由于石墨烯獨(dú)特的光學(xué)特性,以及在2004年石墨烯被成功剝離后,使它作為一個(gè)新穎的二維半導(dǎo)體材料受到廣泛關(guān)注。近幾年石墨烯的研究已經(jīng)有了很大的突破,石墨烯的大規(guī)模制作生產(chǎn)方面也有了顯著進(jìn)步。
  本文以時(shí)域有限差分算法(FDTD)為基本研究方法,結(jié)合表面邊界條件方法(SBC),推導(dǎo)了太赫茲電磁波垂直入射以及斜入射下單

2、層石墨烯的FDTD迭代式,計(jì)算了其反射和透射系數(shù),并與解析解對比驗(yàn)證了該理論的正確性。將表面邊界條件方法引入光子晶體中,研究了一維石墨烯光子晶體在太赫茲電磁波的吸收特性。通過改變石墨烯在模型中的位置,得到了一維石墨烯吸收特性與石墨烯位置的關(guān)系。結(jié)果表明,當(dāng)石墨烯位于光子晶體表面時(shí),由于石墨烯和間隔層在光子晶體表面構(gòu)成了表面缺陷,從而導(dǎo)致光的局域化,這種局域化增強(qiáng)了石墨烯對太赫茲電磁波能量的吸收。
  接著用基于拉普拉斯變換的電流密

3、度卷積方法(LTJEC-FDTD)對有一定厚度的石墨烯進(jìn)行時(shí)域有限差分計(jì)算,推導(dǎo)了垂直入射的太赫茲電磁波下石墨烯的FDTD迭代式,計(jì)算了其反射和透射系數(shù),并與解析解對比驗(yàn)證了該理論的正確性。同時(shí)利用一維斜入射情況下的修正FDTD算法,將二維問題轉(zhuǎn)化為等價(jià)的一維問題,并通過該轉(zhuǎn)換和修正的連接邊界引入入射波,較好的解決了常規(guī)方式難以引入入射波源的問題。結(jié)合LTJEC-FDTD算法,推導(dǎo)了太赫茲電磁波斜入射情況下石墨烯的FDTD迭代式,并將計(jì)

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