《可調諧碳納米管薄膜THz表面等離子波導及傳導特性研究》是依託哈爾濱理工大學，由王玥擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：可調諧碳納米管薄膜THz表面等離子波導及傳導特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王玥
- 依託單位：哈爾濱理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
THz表面等離子波導以低損耗、高局域化之優點限制和傳導THz波而成為國際研究熱點之一。本項目提出利用碳納米管薄膜來實現THz表面等離子波波導並對其可調諧傳導特性進行深入研究。主要內容包括：利用化學氣相澱積法製備碳納米管薄膜，研究製備工藝對其導電性能的影響，並通過光照改變半導體性碳納米管的載流子濃度以分析薄膜的可調諧導電特性；對製備的碳納米管薄膜進行THz時域光譜測試分析並和理論計算對比，以獲得THz波段的碳納米管薄膜介電參數；進行波導結構設計和參數最佳化分析，通過數值仿真獲得幾何結構參數對表面波傳播特性影響的規律；最後製備出能夠傳導THz表面波的波導並進行實驗測試以揭示傳導THz表面波的本質。本項目的預期成果有望解決目前THz波波導的弱限制和高損耗等問題，能夠促進高靈敏、可調諧感測功能的THz波器件研究和開發。
結題摘要
導體/介質界面的表面等離子激元與局域化等離子開啟了光學研究領域前所未有的深度和廣度，在近場光學、光路集成以及單分子光感測領域具有廣泛的套用。這將對低頻光波段特別是套用於太赫茲波段的高靈敏近場成像與生物感測的高度局域化波導以及超聚焦的新穎現象的研究具有重要意義。本項目利用化學氣相沉積法在矽襯底上製備多壁碳納米管陣列後通過拉伸方法獲得不同厚度的多壁碳納米管薄膜，然後利用雷射雕刻方法設計出碳納米管薄膜的一維/二維周期性微觀波導結構並通過實驗改進薄膜厚度以及完善微觀結構；從理論和實驗兩方面分析了碳納米管薄膜在太赫茲波段的折射率、電導率和介電常數以及產生太赫茲表面等離子波傳導特性。實驗結果表明，碳納米管薄膜在太赫茲波段的介電特性與金屬在可見光波段的介電特性相似，表現出良好的導體特性。同時，對太赫茲波通過多壁碳納米管薄膜波導的透射增強現象與增強機理進行了研究，得到在共振頻率處傳輸增強80%以上，遠遠超出經典孔徑理論預測的1.3%。此外，對碳納米管薄膜在太赫茲波段的偏振特性進行了探索性研究，獲得了極化比能達到99.4%的好結果。
