基于M-FDTD方法的一維石墨烯電磁特性研究.pdf

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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)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(duì)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(wèn)題轉(zhuǎn)化為等價(jià)的一維問(wèn)題，并通過(guò)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(wèn)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)