多層石墨烯系統(tǒng)和空心納米球結(jié)構(gòu)的光電特性研究

多層石墨烯系統(tǒng)和空心納米球結(jié)構(gòu)的光電特性研究

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1、扉頁(yè):獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,論文中不包含其他人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果,對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的集體和個(gè)人均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。研究生簽名:攤?cè)掌冢褐氛撐氖褂煤褪跈?quán)說(shuō)明本人完全了解云南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,即:學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文和論文電子版;允許論文被查閱或借閱;學(xué)??梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容,可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。(保密的論文在解密后應(yīng)遵循此規(guī)

2、定)研究生簽名:鹽≮導(dǎo)師簽名:鉸日期:呈!!!:∥笪本人及導(dǎo)師同意將學(xué)位論文提交至清華大學(xué)“中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社”進(jìn)行電子和網(wǎng)絡(luò)出版,’并編入CNKI系列數(shù)據(jù)庫(kù),傳播本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容,同意按《中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程》規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。(研究生簽名:蚴導(dǎo)師簽名:至重叁日期:2翌[主:么多摘要近年來(lái),理論上對(duì)單層石墨烯和Bernal堆積雙層石墨烯光電導(dǎo)率的預(yù)期和實(shí)驗(yàn)上的觀測(cè)結(jié)果有著很大程度上的相符。在這篇學(xué)位論文的開(kāi)始,我們闡述了當(dāng)前石墨烯應(yīng)用上的主要發(fā)展前景,并且回顧了單層石墨烯和雙層石

3、墨烯系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)和光電特性。為了更好的了解多層石墨烯薄膜的光電特性,我們對(duì)ABA堆積和ABC堆積三層石墨烯的光電特性進(jìn)行了理論上的研究。通過(guò)求解在線性偏振光場(chǎng)下的空氣/三層石墨烯/介電基底系統(tǒng)的玻爾茲曼方程并得到能量平衡方程,進(jìn)而由能量平衡方程得出光電導(dǎo)率和光透射系數(shù)。在短波長(zhǎng)范圍內(nèi),三層石墨烯的普適光電導(dǎo)為盯j=3e2/(4h)。更重要的是,在輻射波長(zhǎng)3-400“m的范圍內(nèi),三層石墨烯中存在一個(gè)由需要不同能量的帶間躍遷和帶內(nèi)躍遷通道產(chǎn)生的光學(xué)吸收窗口,這表現(xiàn)出與單層石墨烯和雙層石墨烯相似的性質(zhì)。在這項(xiàng)研究的結(jié)果中,我們發(fā)

4、現(xiàn)這個(gè)光吸收窗口的位置和寬度,特別是在低頻率邊緣,受系統(tǒng)的溫度和載流子濃度的影響非常大??梢园l(fā)現(xiàn)在ABC堆積石墨烯中最大帶間躍遷態(tài)存在的地方82“m處有一個(gè)較小的特性吸收峰而對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)化模型中則是平滑曲線。同時(shí),通過(guò)半經(jīng)典玻爾茲曼方程法和久保公式法,在本文中我們也對(duì)ABA堆積三層石墨烯的光電導(dǎo)性質(zhì)進(jìn)行了研究。在對(duì)比了單層、雙層和三層石墨烯的光電性質(zhì)之后,可以發(fā)現(xiàn)一些有趣的特性。在短波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi),單層、雙層和三層石墨烯的普適光電導(dǎo)分別為仃斧=e2/(4h),盯導(dǎo)=2e2/(45),和盯3=3e2/(4h)。更重要的是,在輻射波長(zhǎng)3

5、-500肛m的范圍內(nèi),多層石墨烯系統(tǒng)(單層、雙層和三層)中存在一個(gè)由需要不同能量的帶間躍遷和帶內(nèi)躍遷通道引起的光學(xué)吸收窗口。而且可以發(fā)現(xiàn)光吸收窗口的位置和寬度,特別是在低頻邊緣,強(qiáng)烈的依賴于系統(tǒng)的溫度、載流子濃度和石墨烯的層數(shù)。這些理論上的結(jié)論表明,少數(shù)層的石墨烯有著比較有趣和重要的物理性質(zhì)并且可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻段可調(diào)的紅外或太赫茲光電器件。與此同時(shí),在這篇學(xué)位論文中我們同樣在理論上研究了空心金屬納米球的電子次能級(jí)結(jié)構(gòu)和與集體電子元激發(fā)相關(guān)的等離激元和表面等離激元。研究了樣品參數(shù)對(duì)空心納米球中電子次能級(jí)結(jié)構(gòu)的影響。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)納

6、米球的外徑r2≥100nm時(shí),不同量子數(shù)Z的次能級(jí)態(tài)是粗略簡(jiǎn)并的。在這種情況下,空心納米球的能譜主要由主量子數(shù)n決定。此外,空心納米球系統(tǒng)中的等離激元和表面等離激元激發(fā)可以通過(guò)由占據(jù)子帶電子到非占據(jù)子帶的次能級(jí)間的帶間躍遷產(chǎn)生。我們?cè)跓o(wú)規(guī)則相近似下研究了納米球中球殼厚度d和外徑r2對(duì)等離激元和表面等離激元頻率的影響。在使用了四態(tài)模型之后,通過(guò)計(jì)算可以分別得到四支等離激元和表面等離激元共振的太赫茲共振頻率。關(guān)鍵詞:石墨烯,空心納米球,光電特性,ABA堆積,ABC堆積AbstractInrecentyears,theoretic

7、alpredictionsoftheopticalconductivityofbothmonolayerandBernal—stackedbilayergraphenehavelargelybeeninagreementwithexperimentalobservations.Inthebeginningofthisthesis,weintroducethecurrentresearchtopicsattheapplicationofgrapheneandreviewstheelectronicstructure,optoe

8、lectronicpropertiesforbothmonolayerandbilayergraphenesystems.Inordertohaveabetterunderstand—ingoftheopticalpropertiesofmultilayergraphenefilm,wep

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