外磁场下石墨烯基的可调谐太赫兹波吸收器的研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laoyoutiaosc
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
吸收作为对入射电磁波的一种调控方式,有很广泛的应用,特别在吸收器方面。然而,传统的吸收器存在吸收峰值低、非动态可调和频率单一等缺点。因此,可调控的高性能的吸收器成为了研究热点。石墨烯常被应用于吸收器,是因为石墨烯具有可调谐性好、载流子迁移率高等优点。本文是利用石墨烯激发表面等离激元和光学Tamm态这两种表面电磁波去实现光吸收的增强。主要的研究内容如下:一、外磁场下石墨烯基的一维超材料吸收器。该吸收器由石墨烯/碳化硅/周期交替的硅和二氧化硅构成。运用MATLAB软件用传输矩阵法计算的结果表明,该吸收器在太赫兹波段能够实现近完美吸收。近完美吸收是由于石墨烯和碳化硅充当缺陷层,发生强的光子局域从而促进吸收。也可以用光学Tamm态来进行解释,该结构类似于金属-分布式布拉格反射镜,激发的光学Tamm态与入射的电磁波发生耦合从而实现强吸收。发现增大费米能级能实现吸收峰的蓝移。硅和二氧化硅的周期数增加到一定程度就对吸收几乎没有影响。碳化硅的厚度增加会激发多重Tamm态从而实现多带吸收。在斜入射情况下对于TE偏振和TM偏振都能实现大角度吸收。施加外磁场时发现,磁场对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的影响是不同的,并发现随着磁场的增强磁圆二色性也随之增强。本研究可以为外磁场调控,左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的分离提供参考。二、外磁场下石墨烯基的三维超材料吸收器。该吸收器是由金图案/石墨烯/聚乙烯环烯烃共聚物(Topas)/金镜构成。运用COMSOL软件仿真的结果表明,该吸收器在太赫兹波段能够实现近完美吸收,并且可以用阻抗匹配理论、石墨烯表面等离激元共振和电磁共振理论进行解释。发现增大费米能级能实现吸收峰的蓝移。增加Topas介质的厚度会激发高阶的法布里-珀罗共振从而实现多带吸收。由于结构的高度对称,因此改变极化角对吸收没有影响。对于斜入射,无论是TE偏振还是TM偏振都能实现大角度吸收。在外磁场的情况下,磁场对吸收的影响很小。改变外界环境折射率对吸收的影响不大,并且灵敏度和品质因子都很小。本研究可以为可调谐的稳定的太赫兹波吸收器提供参考。
其他文献
在本论文中,我们研究了小尺度热器件的稳定性,包括低耗散循环制冷机和量子奥托循环。对于低耗散循环制冷机,我们展示了稳态的存在,并揭示了内部耗散对稳态稳定性的影响。对于量子奥托热机,我们推导出了性能(效率和功)和功涨落的表达式,其中包括与囚禁势的绝热形变相关的参数。在第一章中,我们回顾了低耗散和量子奥托热机,并简要解释了表明机器实用性的机器稳定性。本章简要介绍了我们在此进行的研究相关的物理背景。在第二
学位
安防监控的红外发光二极管(IR LED)技术及性能指标要求较高,因为安防监控所覆盖的范围广、距离远、监控时间长,其中的LED芯片长时间恒流工作,这就要求LED光电转换效率高,寿命可靠性能优异。因此,如何更大幅度地提升红外发光二极管的发光效率,是行业面临的一个技术挑战。本论文主要研究监控常用的高效率850nm红外发光二极管外延材料的生长及器件。提高红外发光二极管的发光效率有两个途径:一是提高内量子效
学位
随着科学研究的不断突破,Sixth-Generation(6G)时代即将到来,太赫兹(Terahertz,THz)波段是国际上预测的下一代高速无线通信的关键。制备THz波导芯片时,需要将大量光学器件高度集成到波导芯片上,器件的稳健性决定了波导芯片整体的可靠性和制造成本。近年来,研究者们发现,稳健性与凝聚态中的拓扑这一新兴领域紧密相连,因此,光子拓扑绝缘体的研究正受到广泛关注。光子拓扑绝缘体的优异特
学位
相对论天体力学中的系统大部分是非线性系统,除少数系统有解析解,其它的系统一般很难得到非线性系统的解析解。在研究天体短期的运动特性时最为经典的方法是Runge-Kutta(RK)法,其可以分为两种:显式RK法计算速度快但计算精度随时间的演化会变差,不适用于长期的积分,但使用高阶的显式RK法可积分短期的天体的运动;隐式RK法要经过迭代且满足辛矩阵,计算误差不会随时间演化而增加,但计算时间长。人们用数值
学位
伴随着制备技术向纳米级的更深层次发展,以及更加精细的微结构能够实现,人们开始关注在同一微结构中同时操纵光波及声波,而结合了光子及声子带隙的周期性微结构能够实现这种操纵,这种微结构也被称之为声光子晶体。由于能在波长或亚波长尺度上同时操控光及声,因此声光子晶体能在微纳尺度上集成光、声的调控。与此同时,拓扑在凝聚态物理中的广泛应用,产生了一些有趣的拓扑效应,如量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应以及量子谷霍尔
学位
目的 探究中药消渴丸用于气阴两虚型2型糖尿病的治疗疗效。方法 选取尤溪县中医医院2021年1月—2022年4月期间收治的气阴两虚型2型糖尿病患者80例为研究对象。采用随机数表法将其分为两组,每组40例,西药组给予西药盐酸二甲双胍片或盐酸二甲双胍缓释片治疗,中药组在西药治疗基础上增加中药消渴丸治疗。比较两组临床疗效、血糖水平、胰岛素功能指标水平、中医证候积分、不良反应发生率。结果 中药组总有效率为9
期刊
由于其天然的二维特性及具有优异的电子学、光学性质,石墨烯、黑磷等二维材料被广泛应用于构造人工超材料或超表面。与普通的介质材料或一般的超材料具有椭圆型的色散关系不同,双曲超材料是一种具有双曲色散特性的超材料。这种材料具有双曲特性和高表面态密度,能够支持倏逝电磁波在其内部的传播,在调控近场辐射热传输和原子的自发辐射方面具有重要的应用。其中,调控原子或分子的自发辐射是量子光学领域一个有趣的研究课题。在本
学位
热机将热能转化为有用功。当使用微米级甚至纳米级系统工作时,热机性能应该比它们的宏观对应物表现得更好。在这种背景下,本文研究了热机在微观系统中的热力学性能。通过考虑工作物质中的Mpemba效应(异常弛豫现象),我们首先研究热机的有限时间性能,并阐明Mpemba效应对功率和功率涨落的作用,然后我们转向使用与黑体辐射弱耦合的自旋-1/2的系统作为工作物质的有限时间奥托热机,特别强调最大功率下效率的普遍行
学位
中间带太阳能电池是第三代光伏器件之一,其理论光电转换效率超过了Shockley-Queisser极限,具有广阔的发展前景。其中,中间带光伏材料的制备又是中间带太阳能电池研究与应用的关键。制备中间带材料的方法有多种,包括高失配合金、量子点超晶格和超饱和掺杂等,其中超饱和掺杂有着不同于前两种的优势,它的实现方式相对简单,可以避免复杂的外延材料制备,因而可以降低器件的生产成本,而且容易实现规模化生产。本
学位
单分子层因其超薄的厚度以及灵活的可调控性而具有诸多优异的特性,在很多领域都有广泛的应用。本文利用扫描隧道显微镜(STM)技术分别在大气环境下研究了铁/铜阳离子对2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪(TATB)分子在高定向热解石墨(HOPG)表面的单分子层构效关系的调控效应和在超高真空环境下探究了水分子诱导对带不同官能团的对叠氮苯甲酸(ABA)分子、4,4"-二溴三联苯(DBTP)分子以
学位