基于石墨烯的新型复合结构特异材料(metamaterials)实现对THz波的全新操控机制研究

基本信息
批准号:11664025
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:42.00
负责人:邓新华
学科分类:
依托单位:南昌大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:吴庆丰,胡淑娟,肖晴,李健文,龚敏刚,张超杰
关键词:
操控太赫兹特异材料
结项摘要

In the project, we break the shackles of traditional methods, and develop a new conductivity characteristic matrix method, by which the optical properties of graphene can be directly calculated as long as knowing graphene's conductivity without having to know the permittivity and permeability of graphene, overcoming the problem of the traditional methods by which optical properties can be calculated on the condition that the permittivity and permeability of the material are known; at the same time, the project break the shackles of traditional regulatory mechanisms, we introduce graphene into conventional media to build a new type of composite structure metamaterial. The electromagnetic dispersion relation of the new composite materials, which determines the band structure of the new composite materials, is bound to change because of graphene being added to conventional photonic crystals. By the way of electronic control or doping, the Fermi energy of graphene can be adjusted, thereby the conductance of graphene can be changed, the band structure of the new types of composite materials can be changed, one can manipulate THz light. This way breaks the limitations of the traditional control means which must change various parameters such as dielectric material, shape, and so on. Based on the new method of conductivity characteristics matrix, we will obtain the physical mechanism of controlling THz waves and achieve the detection and control of the THz light in the new composite structure.

本项目突破传统方法的束缚,开发一种全新的电导率特征矩阵方法,只要借助于石墨烯的电导率而无需知道其介电常数和磁导率即可直接计算获得其光学特性,克服了传统常规方法必须知道组成材料的介电常数和磁导率才能计算得到其光学性质的问题;同时,本项目突破传统调控机制的束缚,将石墨烯引入到常规介质中来构建一种新型复合结构特异材料,这种新型复合材料在THz波段电磁色散关系由于石墨烯的加入使得决定能带结构的色散关系必将发生改变,通过电控或者掺杂的方式来调节石墨烯的费米能,从而改变石墨烯的电导率,就能改变种新型复合材料的能带结构,实现对THz波的操控,克服了传统调控手段必须通过改变介质材料、形状等各种参数的局限性。利用全新的电导率特征矩阵方法研究基于石墨烯的新型复合结构对THz光波的全新操控的物理机制,实现对THz波的探测和操控。

项目摘要

本项目突破传统方法的束缚,开发了一种全新的电导率特征矩阵方法,只要借助于石墨烯的电导率而无需知道其介电常数和磁导率即可直接计算获得其光学特性,克服了传统常规方法必须知道组成材料的介电常数和磁导率才能计算得到其光学性质的问题;同时,本项目突破传统调控机制的束缚,将石墨烯引入到常规介质中来构建一种新型复合结构特异材料,这种新型复合材料在THz波段电磁色散关系由于石墨烯的加入使得决定能带结构的色散关系必将发生改变,通过电控或者掺杂的方式来调节石墨烯的费米能,从而改变石墨烯的电导率,就能改变种新型复合材料的能带结构,实现对THz波的操控,克服了传统调控手段必须通过改变介质材料、形状等各种参数的局限性。这种全新的电导率特征矩阵方法只需借助于材料的电导率而无需知道其介电常数和磁导率即可直接计算获得材料的光学特性,采用电导率特征矩阵方法对于简单情况下能够借助于石墨烯电导率计算获得一些光学特性,我们开发了一种全新的传输矩阵方法来计算层状介质中任意位置石墨烯THz光吸收,它能够计算任意一层及任何位置石墨烯THz光吸收。此外,我们通过外加磁场,实现了动态地调节左手圆极化(LCP)或右手圆极化(RCP)完全吸收。这项工作将会促进圆极化波传感器、光电探测器和吸收器等光电器件的发展和应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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