本文主要研究内容
作者吴晓航（2019）在《基于二维石墨烯/黑磷光栅-薄膜复合结构的光学耦合特性研究》一文中研究指出：表面等离激元是由入射光在金属表面激发自由电子集体震荡形成的局域电磁模式,具有电磁场局域增强、空间尺度超衍射极限、共振峰对环境介质敏感等特点。但传统的金属表面等离激元结构存在较高的欧姆损耗。近年来,随着石墨烯、黑磷等二维材料的出现,基于二维材料的表面等离激元结构逐渐成为纳米光子学领域新的研究热点。二维材料复合结构中,表面等离激元的模式耦合会产生许多新奇的物理现象,如:电磁诱导透明,Fano共振,拉比劈裂等,其在纳米光电探测、传感、滤波及非线性光学领域具有重要的应用前景。本文利用时域有限差分方法和有限元方法,结合时域耦合模理论,基于石墨烯和黑磷两种二维材料,系统研究了二维光栅/薄膜复合结构的光学吸收响应,重点分析了该结构中表面等离激元的模式耦合特性。论文的主要研究内容如下:(1)综述了石墨烯材料和黑磷材料的材料特性,给出了红外波段石墨烯和黑磷的电导率和介电常数对电磁波频率的依赖关系。(2)设计了石墨烯纳米条带阵列/石墨烯薄膜的耦合结构。系统研究了该结构中表面等离激元模式与局域表面等离激元模式的共振频率、吸收强度以及模式耦合强度对结构参数的依赖关系;研究了金属衬底对吸收强度的影响,发现通过使用银衬底可实现双通道完美吸收,同时发现该耦合体系的吸收强度随金属衬底与耦合结构的间距作周期性变化;研究了该结构的吸收对石墨烯条带/石墨烯层的费米能级的动态响应,实现了共振频率动态可调的双通道完美吸收,其Rabi劈裂能量超过17.2 meV。基于二维材料条带/薄膜耦合体系表面等离激元模式耦合与吸收特性的系统研究,将为设计可调谐、多通道的纳米光电探测器、调制器与纳米光源提供有益的指导。(3)设计了基于黑磷纳米条带阵列/单层黑磷光学耦合结构。系统研究了黑磷条带和单层黑磷表面等离激元模式间的强耦合效应。研究发现,该结构的表面等离激元模式耦合与系统的几何参数、黑磷材料的电子密度及各向异性密切相关。黑磷表面等离激元模式的耦合强度与黑磷条带与单层黑磷之间的距离呈反相关;通过改变黑磷的电子密度与分子排列取向,可对共振模式的耦合强度与共振频率进行主动调控;此外,发现耦合模式的吸收强度随耦合结构与金属衬底的间距作周期性变化,吸收谱呈现周期性的吸收节点。该耦合结构中黑磷表面等离激元模式的耦合特性及调控机理将为基于黑磷材料光电子器件的设计提供新的方法与思路。本文通过对二维材料的局域表面等离激元和非局域表面等离激元模式耦合与吸收特性的研究,为基于二维光栅/薄膜复合结构的可调谐光电探测器、调制器、多通道吸收器等光电子器件的设计提供有益的指导。
Abstract
biao mian deng li ji yuan shi you ru she guang zai jin shu biao mian ji fa zi you dian zi ji ti zhen dang xing cheng de ju yu dian ci mo shi ,ju you dian ci chang ju yu zeng jiang 、kong jian che du chao yan she ji xian 、gong zhen feng dui huan jing jie zhi min gan deng te dian 。dan chuan tong de jin shu biao mian deng li ji yuan jie gou cun zai jiao gao de ou mu sun hao 。jin nian lai ,sui zhao dan mo xi 、hei lin deng er wei cai liao de chu xian ,ji yu er wei cai liao de biao mian deng li ji yuan jie gou zhu jian cheng wei na mi guang zi xue ling yu xin de yan jiu re dian 。er wei cai liao fu ge jie gou zhong ,biao mian deng li ji yuan de mo shi ou ge hui chan sheng hu duo xin ji de wu li xian xiang ,ru :dian ci you dao tou ming ,Fanogong zhen ,la bi pi lie deng ,ji zai na mi guang dian tan ce 、chuan gan 、lv bo ji fei xian xing guang xue ling yu ju you chong yao de ying yong qian jing 。ben wen li yong shi yu you xian cha fen fang fa he you xian yuan fang fa ,jie ge shi yu ou ge mo li lun ,ji yu dan mo xi he hei lin liang chong er wei cai liao ,ji tong yan jiu le er wei guang shan /bao mo fu ge jie gou de guang xue xi shou xiang ying ,chong dian fen xi le gai jie gou zhong biao mian deng li ji yuan de mo shi ou ge te xing 。lun wen de zhu yao yan jiu nei rong ru xia :(1)zeng shu le dan mo xi cai liao he hei lin cai liao de cai liao te xing ,gei chu le gong wai bo duan dan mo xi he hei lin de dian dao lv he jie dian chang shu dui dian ci bo pin lv de yi lai guan ji 。(2)she ji le dan mo xi na mi tiao dai zhen lie /dan mo xi bao mo de ou ge jie gou 。ji tong yan jiu le gai jie gou zhong biao mian deng li ji yuan mo shi yu ju yu biao mian deng li ji yuan mo shi de gong zhen pin lv 、xi shou jiang du yi ji mo shi ou ge jiang du dui jie gou can shu de yi lai guan ji ;yan jiu le jin shu chen de dui xi shou jiang du de ying xiang ,fa xian tong guo shi yong yin chen de ke shi xian shuang tong dao wan mei xi shou ,tong shi fa xian gai ou ge ti ji de xi shou jiang du sui jin shu chen de yu ou ge jie gou de jian ju zuo zhou ji xing bian hua ;yan jiu le gai jie gou de xi shou dui dan mo xi tiao dai /dan mo xi ceng de fei mi neng ji de dong tai xiang ying ,shi xian le gong zhen pin lv dong tai ke diao de shuang tong dao wan mei xi shou ,ji Rabipi lie neng liang chao guo 17.2 meV。ji yu er wei cai liao tiao dai /bao mo ou ge ti ji biao mian deng li ji yuan mo shi ou ge yu xi shou te xing de ji tong yan jiu ,jiang wei she ji ke diao xie 、duo tong dao de na mi guang dian tan ce qi 、diao zhi qi yu na mi guang yuan di gong you yi de zhi dao 。(3)she ji le ji yu hei lin na mi tiao dai zhen lie /chan ceng hei lin guang xue ou ge jie gou 。ji tong yan jiu le hei lin tiao dai he chan ceng hei lin biao mian deng li ji yuan mo shi jian de jiang ou ge xiao ying 。yan jiu fa xian ,gai jie gou de biao mian deng li ji yuan mo shi ou ge yu ji tong de ji he can shu 、hei lin cai liao de dian zi mi du ji ge xiang yi xing mi qie xiang guan 。hei lin biao mian deng li ji yuan mo shi de ou ge jiang du yu hei lin tiao dai yu chan ceng hei lin zhi jian de ju li cheng fan xiang guan ;tong guo gai bian hei lin de dian zi mi du yu fen zi pai lie qu xiang ,ke dui gong zhen mo shi de ou ge jiang du yu gong zhen pin lv jin hang zhu dong diao kong ;ci wai ,fa xian ou ge mo shi de xi shou jiang du sui ou ge jie gou yu jin shu chen de de jian ju zuo zhou ji xing bian hua ,xi shou pu cheng xian zhou ji xing de xi shou jie dian 。gai ou ge jie gou zhong hei lin biao mian deng li ji yuan mo shi de ou ge te xing ji diao kong ji li jiang wei ji yu hei lin cai liao guang dian zi qi jian de she ji di gong xin de fang fa yu sai lu 。ben wen tong guo dui er wei cai liao de ju yu biao mian deng li ji yuan he fei ju yu biao mian deng li ji yuan mo shi ou ge yu xi shou te xing de yan jiu ,wei ji yu er wei guang shan /bao mo fu ge jie gou de ke diao xie guang dian tan ce qi 、diao zhi qi 、duo tong dao xi shou qi deng guang dian zi qi jian de she ji di gong you yi de zhi dao 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自合肥工业大学的吴晓航，发表于刊物合肥工业大学2019-10-14论文，是一篇关于石墨烯论文,黑磷论文,表面等离激元论文,模式耦合论文,动态调控论文,合肥工业大学2019-10-14论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自合肥工业大学2019-10-14论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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