基于石墨烯的电磁诱导透明太赫兹传感器的研究

摘要

近年来，具有众多奇特的物理化学性质的石墨烯材料，以其特殊的调节性能和对太赫兹波的光电响应，为太赫兹频域光学器件的设计研究提供了有效的材料支持，并具有巨大的应用潜力。而依据电磁诱导透明效应的原理，利用石墨烯和超材料等在太赫兹频段下制作的动态可调的传感器就是其中的典型案例，也是本文的主要研究内容。
　　1.首先介绍了太赫兹的特征，应用领域及其探测方式；石墨烯的特征，制备方法以及其应用领域；超材料的简介及其应用；以及对基于石墨烯超材料的太赫兹传感器的研究进展进行简要介绍。
　　2.其次对本文的理论基础进行了简要介绍，主要包括：透射率的介绍及其计算方法；电磁诱导透明效应的作用机理；Drude模型的原理及其方程；CST软件的简介及其使用方法；以及石墨烯在CST软件中的材料参数设置等。
　　3.利用上述的理论基础，研究了一种基于电磁诱导透明理论的太赫兹石墨烯传感器，该器件的结构是由石英基地上的圆环形结构的石墨烯及其两侧的石墨烯切条构成。可通过调整结构的尺寸，排布位置，或石墨烯的费米能级等，以此来改变其透射率的频率及幅度。也可将该结构作为传感器，将一定厚度和折射率的待测样品置于其表面上，通过研究待测样品的厚度和折射率变化对该器件透射率的影响，计算得出相应的变化规律，从而可将该结构作为传感器实现对待测样品的厚度和折射率的检测功能。
　　4.研究了另外一种基于电磁诱导透明原理的太赫兹石墨烯传感器，该器件的结构是由石英基底上的正三角形石墨烯及平行的石墨烯切条构成。可通过调整结构的尺寸，距离，切条的数量以及石墨烯的费米能级等，以此来改变其透射率的频率及幅度。也可将该结构作为传感器，将一定厚度和折射率的待测样品置于其表面上，通过研究待测样品的厚度和折射率变化对该器件透射率的影响，计算得出相应的变化规律，从而将该结构作为传感器实现对待测样品的厚度和折射率的检测功能。

目录

声明

1 绪论

1.1 太赫兹技术简介

1.2 石墨烯简介

1.3 超材料

1.4 基于石墨烯超材料的太赫兹传感器的研究进展

1.5 本文研究内容和意义

1.6 本章小结

2 基于石墨烯的电磁诱导透明传感器的理论基础

2.1 透射率

2.2 电磁诱导透明效应的作用机理

2.3 Drude模型

2.4 CST软件简介及石墨烯设置

2.5 本章小结

3 互补谐振环结构的石墨烯电磁诱导透明传感器的研究

3.1 理论模型及计算方法

3.2 仿真结果与分析

3.3 传感可行性分析

3.4 传感特性研究

3.5 本章小结

4 三角形结构的石墨烯电磁诱导透明传感器的研究

4.1 物理模型

4.2 仿真结果与分析

4.3 传感可行性分析

4.4 传感特性研究

4.5 本章小结

5 总结与展望

参考文献

致谢