石墨烯表面等離子體波以及在太赫茲調(diào)制器中的應(yīng)用研究.pdf

1、石墨烯材料具有穩(wěn)定、高強度、高電導(dǎo)率等優(yōu)良的物理特性，而且擁有零帶隙的能帶結(jié)構(gòu)，因此可通過改變載流子濃度達到調(diào)節(jié)石墨烯電導(dǎo)率的目的。在一定條件下石墨烯可以支持表面等離子體波的傳輸,并可通過外加偏置電場來控制表面等離子體波的相關(guān)特性，這和傳統(tǒng)不可調(diào)的金屬材料相比是一巨大優(yōu)勢。基于以上出眾的特性，石墨烯成為設(shè)計可調(diào)器件的理想材料。
　　本文研究了石墨烯表面等離子體波的色散特性，著重研究通過電場偏置對石墨烯表面波的調(diào)節(jié)作用。基于Maxw

2、ell方程組和石墨烯的邊界條件，對表面波進行理論分析。通過理論推導(dǎo)得到TE、TM模式表面波存在的條件，并運用色散方程計算兩種模式下表面波的約束特性和傳輸衰減。計算結(jié)果表明在石墨烯-二氧化硅-硅模型結(jié)構(gòu)上存在的TM表面波，在THz及紅外頻段內(nèi)具有較小的傳輸損耗，且具有良好的約束性即能將能量緊密的約束在石墨烯表面附近。
　　以石墨烯等離子體波波導(dǎo)結(jié)構(gòu)為出發(fā)點，并結(jié)合石墨烯表面等離子體波的傳輸及電可調(diào)特性，設(shè)計基于石墨烯表面等離子體波波

3、導(dǎo)結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)制器。首先設(shè)計了由單條石墨烯帶所構(gòu)成的調(diào)制器，本調(diào)制器通過不同的偏置電壓來獲得不同的傳輸衰減，從而達到調(diào)制的目的。該調(diào)制器具有28％的調(diào)制深度，并利用等效電路的方法計算得到該調(diào)制器的RC時延參數(shù)進而獲得調(diào)制速率，該調(diào)制器3dB的調(diào)制帶寬可以達到45MHz。由于單條帶結(jié)構(gòu)調(diào)制器的調(diào)制深度并不理想，之后設(shè)計了由三條石墨烯帶所構(gòu)成的耦合結(jié)構(gòu)調(diào)制器，通過對耦合臂石墨烯帶添加調(diào)制信號，來改變表面等離子體波的耦合效率和傳輸衰減，從而