基于表面电流边界的石墨烯等离子体调制特性和传感特性

作者：杨飒; 周仁龙; 刘丹; 赵永明; 林洽武; 李爽

来源：光学学报, 2019, 39(11): 310-320.

• 表面光学
• 表面等离激元
• 表面电流边界
• 石墨烯

构建一种单层石墨烯条周期阵列结构,采用表面电流边界条件的时域有限差分法和耦合模理论对周期性阵列石墨烯条的光电特性进行研究。研究结果表明石墨烯阵列在中红外波段具有典型的表面等离子体双共振效应,周期性阵列结构可增强石墨烯表面等离子体局域场的共振效应。对石墨烯表面等离子体共振模式的谐振波长、电场能量、衰减率和寿命进行分析,仿真结果表明:当石墨烯费米能级从0.4 eV上升到0.8 eV时,可实现谐振波长从16.81μm到11.13μm的调谐;当石墨烯载流子迁移率从0.1 m2·(V·s)-1变化到1.0 m2·(V·s)-1时,可实现等离子体寿命从21 fs到223 fs的调控;当覆盖物折射率从1变化到2时,品质因数从0.14非线性地上升到0.19。该研究的方法和结论可以为石墨烯等离子体器件的设计提供参考。

• 单位
  广东第二师范学院