石墨烯纳米片阵列的表面等离激元法诺共振

为了在中红外波段获得多阶表面等离激元法诺共振, 设计了结构简单、制备方便的非对称石墨烯纳米片二聚体阵列超表面。采用有限元分析方法, 对各阶法诺共振峰产生的物理机制, 费米能级、纳米片结构及相对位置等因素对法诺共振的影响进行了理论分析。结果表明, 随着费米能级的增加, 法诺共振发生蓝移; 表面等离激元共振效应增强, 同时增强了近场的局域效应; 随着纳米片二聚体的大小和位置的不对称性增加, 法诺线型的非对称性也随之增加; 这种结构简单的多阶表面等离激元法诺共振有望在生物传感及相关领域得到广泛应用。该研究为进一步的实验研究提供了理论参考。     

石墨烯纳米带p-i-n结构太赫兹探测器的设计

研究了石墨烯纳米带横向p-i-n结构探测器对太赫兹波的响应特性,基于载流子输运方程和泊松方程,建立了考虑迁移、扩散、生成、复合等载流子运动的太赫兹探测器数学模型。根据该模型,对石墨烯纳米带横向p-i-n结构的太赫兹波响应进行了仿真,获得了反向栅压诱导生成的p-i-n二极管的能带图;进而探讨了纳米带宽度、i区长度及偏置电压对响应电流的影响,分析表明石墨烯纳米带带隙随宽度增大而减小,响应频率减小;i区长度与载流子寿命匹配时响应电流达到峰值;光电流随偏置电压的增大而增大,并趋于饱和。     

三维晶体管和后CMOS器件的进展

2012年当量产的集成电路的特征尺寸进入22 nm时,三维晶体管新结构成为纳电子发展的主流,标志纳电子学的发展由应力Si时代进入三维晶体管时代。介绍了多栅晶体管的发展过程,包括双栅、鳍栅、Pi型栅、Ω型栅、三栅和环形栅等FET关键技术的突破和由于栅极控制沟道电子能力增加而导致的器件性能的改善。同时,还介绍了后CMOS器件的新进展,包含InGaAs n沟道鳍栅FET、环栅纳米线FET、Ge n/p沟道鳍栅FET、碳纳米管FET、石墨烯FET、隧穿FET、单电子晶体管和自旋电子学等,以及后CMOS器件的评定和终结CMOS器件模型。     

石墨烯在电子器件研究中的应用

石墨烯是近年来逐步发展起来的新型电子材料,具有导电性好、电子迁移率高、比表面积大、导热率高、弹性好等优点,石墨烯的开发和应用已成为纳米材料、生物、化学以及电子信息等多个领域的研究热点。围绕近年来石墨烯在电子器件中的应用研究,本文主要对其在生化传感器、高速器件、太阳能电池、储能器件、柔性器件5个热点方向中的部分研究成果进行综述。     

石墨烯中的等离子体光学效应及光器件应用

介绍了石墨烯光子学在等离子体激元光学和光电器件领域的最新进展,主要是石墨烯光子学在硅平台上实现光路选择和放大等光通信方面应用,及由此设计的宽带偏振器、宽带调制器和宽带光电探测器等光学元器件。     

基于石墨烯电容器件的可调控全固态脉冲激光器研究

为了改变石墨烯可饱和吸收体恒定的光学吸收效应,通过微电子打印工艺制备了一种吸收特性可控的新型石墨烯电容器件,并以超低电调制功率（<1 nW）实现了全固态脉冲绿光激光器输出特性的灵活调控。采用等离子体增强化学气相沉积法制备了石墨烯薄膜,通过喷墨打印、点胶、烘干等流程制备了电压可控的圆环阵列式石墨烯电容器件,该器件具有较好的光学吸收调控效果,通过改变栅压,可将非线性调制深度从4.0%提升至6.9%。将石墨烯电容器件应用于Nd∶YVO₄全固态激光器系统中,实现了波长为532 nm的脉冲激光输出,保持吸收泵浦功率为1.78 W不变,当栅极电压从0 V增加至60 V时,可将输出激光的脉冲宽度从1.1μs压缩至345 ns,对应的重复频率从101 kHz提高到312 kHz。     

周期性石墨烯盘表面拓扑边界传输态研究

为了提高光学器件的传输性能,推动微型光学器件及大规模集成光路的发展,提出了一种新型2-D石墨烯等离子体光子晶体结构.通过周期性排列蜂窝状的石墨烯盘,调整一个周期内两个石墨烯圆盘的直径,打开狄拉克点;基于有限元法,运用COMSOL仿真光场传播、计算光子带隙,打破时间反演对称性,实现能带拓扑效应.结果表明,该设计的晶格常数...     

基于石墨烯超材料的角度不敏感双频吸波器研究

本文研究了一种基于石墨烯超表面结构,该结构由多个石墨烯条和圆环,介质层和金属层组成.利用时域有限差分法研究了该超表面结构的电磁特性.研究结果表明,该结构具有双波段电磁吸收特性.本文从石墨烯的化学电位势、结构参数、电磁波入射角和电磁场分布等方面研究该双频吸波器的吸收机制.研究发现在该结构中,改变石墨烯条的化学电位势可以影...     

二维碳化物与石墨烯相互作用的第一性原理研究

二维Ti_3C_2T_x-石墨烯复合材料导电性能好、比容量高,在储能领域有很重要的应用前景。研究Ti_2C、Ti_3C_2表面与石墨烯的相互作用,有助于认识碳元素对二维碳化物表面修饰的特性。通过计算对比Ti_2C、Ti_3C_2与TiC(111)的表面原子、电子结构,确定Ti_2C、Ti_3C_2与TiC(111)具有相似的活性。从Ti_2C、Ti_3C_2与石墨烯复合得到的材料电子结构可以看出,吸附后石墨烯层内电子结构发生了明显的变化,两类二维结构间存在有强于范德华力的结合。     

水中苯酚和邻苯二酚在磁性氧化石墨烯表面的吸附

使用制备的磁性氧化石墨烯纳米复合材料研究其对水中苯酚和邻苯二酚的吸附行为。系统考察接触时间、溶液酸碱条件、离子强度等因素对磁性氧化石墨烯吸附苯酚和邻苯二酚的影响。利用吸附等温线和吸附动力学探讨吸附机理和可能的吸附控速步骤。结果表明,磁性氧化石墨烯对苯酚和邻苯二酚的吸附量随时间变化不断增加,60 min为适宜的吸附时间。过大的无机盐离子强度会降低磁性氧化石墨烯对苯酚和邻苯二酚的吸附。磁性氧化石墨烯适合在弱酸性条件下对苯酚和邻苯二酚进行吸附。吸附等温线的结果表明,苯酚和邻苯二酚在磁性氧化石墨烯上的吸附行为可用Langmuir型等温方程描述。磁性氧化石墨烯吸附苯酚符合准一级动力学模型,而磁性氧化石墨烯吸附邻苯二酚符合准二级动力学模型。