《表面等離激元在石墨烯納米帶中的傳輸特性與機理研究》是依託浙江大學，由郝然擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：表面等離激元在石墨烯納米帶中的傳輸特性與機理研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：郝然
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
石墨烯以其獨特的結構、原子尺度的體積、超高的導電率和靈敏度，以及在納米尺度下表現出的特有性質，成為國際研究熱點。當前人們對石墨烯材料的力學、熱學和電學特性研究較多，但對其光學特性關注較少。本項目首次將石墨烯和表面等離激元結合起來，將石墨烯的研究延伸至光學領域,採用密度泛函理論來研究表明等離激元在石墨烯納米帶中的傳輸。指出光子晶體和石墨烯在晶格結構、周期性和能帶上的相似性，借鑑光子晶體和表面等離激元的相關知識來設計石墨烯波導。 研究內容分為三個層次逐層遞進地展開：首先，探討spp在石墨烯波導表面得以存在的條件；其次，設計並分析SPP在石墨烯波導表面的傳輸現象；最後，對SPP在石墨烯表面的傳輸性能進行最佳化和提高。由於波導是構成光學器件的基礎，本項目一旦獲得成功，各式各樣的基於石墨烯材料的光器件將紛紛湧現，促進石墨烯表面等離激元學這一學科繁榮發展。
結題摘要
本課題是自然科學基金面上項目“表面等離激元在石墨烯納米帶中的傳輸特性與機理研究”。本課題研究了電磁波在二維納米材料石墨烯中傳輸的若干關鍵問題，具有重要的理論意義和套用價值。通過課題研究人員的研究和努力，取得了一系列創新性成果。主要包括： 1. 建立精確的石墨烯波導的材料和能帶模型庫，找到了石墨烯波導的單模傳輸模式。並在此基礎上，研究光波在以石墨烯材料構成的各種複雜波導結構（包括石墨烯納米帶、無限大的石墨烯平面、石墨烯光柵波導和矽-石墨烯複合波導）中傳輸的機理。其中，石墨烯波導的能帶計算方法是我們項目的一項創新。 2. 建立了綜合評價石墨烯波導性能的指標體系。對於無源型石墨烯波導和有源型石墨烯波導各自提出了評價的方法。通過相關參數的最佳化，理論上找到損耗和約束性能較優異的石墨烯波導的參數。 3. 開展實驗驗證，測試在太赫茲波段的石墨烯波導的傳輸特性。實驗驗證了隨外加電壓動態可調的石墨烯波導。 本項目課題組在國際著名刊物上發表高質量論文23篇，其中包括《Optics Letters》3篇，《Scientific Reviews》1篇，《Appl. Phys. Lett.》1篇，《IEEE Select Topics in Quantum Electronics》1篇， 《IEEE Photonics Technology Letters》4篇等。其中影響因子大於3的有6篇。受邀撰寫的綜述文章1篇。國際會議特邀口頭報告2次， 受邀擔任的國際會議分會主席2次。
