The particle simulation method of graphene surface plasmon involves the field of computer simulation technology. The invention includes the following steps: step 1, multiply the conductivity formula proposed by the two-dimensional graphene model with the electric field of the graphene grid to obtain the solution formula of the current density on the grid; step 2, use the finite difference time domain method to make the difference of the solution formula of the surface current density; step 3, set the initial simulation conditions and use the finite difference time domain method to calculate. Step 4: The surface current density of step n+1/2 and the electric field of step n+1 obtained from step 3 are substituted for the difference formula of step 2 to obtain the surface current density of step n+3/2 on the grid surface of graphene. Step 5, step 3 and step 4 are carried out in order to realize the particle simulation of graphene surface plasmon. The invention has guiding effect on the research of preparing new terahertz radiation source and infrared radiation source using graphene.
【技术实现步骤摘要】
石墨烯表面等离激元的粒子模拟仿真方法
本专利技术涉及计算机模拟仿真
技术介绍
石墨烯(Graphene)由于具有特殊的属性和巨大的潜在应用,已经成为现代科学技术中最具吸引力的研究领域。由于石墨烯中的等离子振荡频率介于1-50THz之间,属于太赫兹频段和红外线频段范围。因此,在光子与光电子应用研发领域,如超快激光、太阳能电磁、光学调节器、光电探测器、光发射装置,基于石墨烯的等离子的诸多功能扮演着重要的角色。理论和实验都以证明,当介电常数的实部为负时,石墨烯能够激励起表面等离激元。石墨烯的表面等离激元的基本特性和激励方法类似于贵金属薄膜。例如,石墨烯表面等离子体也能够被入射的平面波、强非线性场和电子束激励。此外,由于石墨烯的电导率和介电常数能够通过调节加载电压和化学掺杂等方式而改变,因而石墨烯表面等离激元具有许多优于金属薄膜表面等离激元的特性。基于对石墨烯表面等离激元研究的需求,开展石墨烯表面等离激元的粒子模拟仿真,尤其是通过仿真得到外部激励因素以及石墨烯本身的等离子体参数与激励起的表面等离激元的频率、场强及衰减速度之间的关系,将为采用石墨烯表面等离激元辐射机制,制备太赫兹源或红外光源的研究提供参考依据。对金属薄膜中的表面等离激元进行粒子模拟时,通常采用Drude模型对其电导率进行等效,这需考虑金属薄膜的厚度(通常为几十纳米),并在厚度方向划分不小于10个网格,才能保证模拟的精度。因石墨烯的厚度远小于金属薄膜,仅为零点几纳米。若在粒子模拟时采用Drude模型对其中的等离子体振荡行为进行等效,在厚度方向划分10个或10个以上网格,其网格数将是金属薄膜模 ...
【技术保护点】
1.石墨烯表面等离激元的粒子模拟仿真方法,其特征在于,包括下述步骤:1)沿石墨烯厚度方向划分网格;2)通过下式获得网格上的面电流密度在时间和空间上的迭代关系,以及与石墨烯所在网格层电场的迭代关系:
【技术特征摘要】
1.石墨烯表面等离激元的粒子模拟仿真方法,其特征在于,包括下述步骤:1)沿石墨烯厚度方向划分网格;2)通过下式获得网格上的面电流密度在时间和空间上的迭代关系,以及与石墨烯所在网格层电场的迭代关系:其中,Δt为模拟的时间步长,Δl为垂直于石墨烯方向的模拟网格大小,e为电子的电量,KB为玻尔兹曼常量,T为环境温度,为普朗克常数,μc为石墨烯的化学势,τ为弛豫时间,Et为平行于石墨烯方向的电场,(Jf)t为石墨烯所在网格面上的面电流密度;3)根据空间网格上第n步的电场、第n+1/2步的面电流密度以及第n+1/2步的磁场,由下式迭代求解得到第n+1步各个方向的电场强度Ex、Ey和Ez:上式中,Ex,Ey,Ez分别代...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘大刚,刘腊群,高杉,王辉辉,
申请(专利权)人:电子科技大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
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