渐变电导率石墨烯表面等离子体激元太赫兹波导的研究

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太赫兹(Terahertz,THz)波是介于微波和光波之间的波段，它是一种电磁波，其频率是从100GHz到10THz，波长是在30μm到3mm，它的短波波段和红外线是重合的，长波波段与毫米波、亚毫米波相重合，所以太赫兹在频谱上处于一个非常特殊的区域，这个区域上的太赫兹波有很多独特的性质，所以现在是科研的热点方向。太赫兹波导具有独特的属性，在生活中的各方面都有重要应用。不同的波导结构具有不同的优势与缺陷，所以在选择波导结构的时候，会根据现实需要来进行选择。表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons，SPPs)可以突破衍射极限，是器件小型化的核心技术。石墨烯是导电性好，电子迁移率高的二维材料，石墨烯表面等离子体激元能够克服传统金属表面等离子体激元的缺点，石墨烯所支持的表面等离子体激元具有强局域性、低损耗性等优异的性能，最主要的特点是可以通过外加电场或者掺杂的方式进行调控。目前石墨烯SPPs波导多集中在平面结构，而石墨烯圆柱结构研究较少，但圆柱结构具有很多独特的性质，如角向对称性。本文首先对圆柱石墨烯的表面等离子体波导进行研究，从圆柱单层石墨烯波导引入，逐渐过渡并提出了一种圆柱双层石墨烯波导。此种波导由于两层石墨烯之间的耦合，打破了传输长度和局域性二者不能并重的局限，可以同时实现 SPP 传输的高局域性和低损耗性，且结构简单、能够实际制造。目前研究的焦点在石墨烯硬边界波导，然而石墨烯硬边界波导过于理想化，并没有考虑边界突变的影响，在实际应用中边界的突变并不会导致电导率的突变。所以对具有渐变结构的基于石墨烯表面等离子体波导的电导率的表征方法进行了研究，提出一种适用于任意渐变结构的石墨烯电导率表征方法，此种方法更贴近实际情况，能够无视基底的形状，不需要考虑边界突变的影响，并运用此种方法对不同结构的石墨烯波导进行研究，为进一步研究石墨烯波导的应用奠定了基础。

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作者
廉振;
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作者单位

电子科技大学;

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授予单位电子科技大学;
学科电子与通信工程
授予学位硕士
导师姓名钟任斌;
年度 2018
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类光学;光电子技术、激光技术;
关键词
渐变电导率; 石墨; 表面等离子体激元; 太赫兹;

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