周期性石墨烯结构中表面等离子特性的研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

#本选题研究的目的及意义
表面等离子体激元(surfaceplasmonpolaritons,spps)是一种存在于金属与电介质界面上的电磁激发模式，具有局域场增强、亚波长光学操控等特性，在光传感、光信息处理、超分辨成像等领域具有重要的应用前景。

石墨烯作为一种单原子层厚度的二维材料，具有优异的光学、电学、机械等性质，近年来在光电子器件领域受到了广泛关注。

石墨烯的载流子浓度可以通过电掺杂或化学掺杂等方式进行有效调控，从而实现对石墨烯表面等离子体共振频率的动态调控，这为设计新型可调谐光电子器件提供了新的思路。

2. 本选题国内外研究状况综述

#本选题国内外研究状况综述
近年来，石墨烯等离子体激元由于其在太赫兹到红外频率范围内可调谐等优异的性能，成为纳米光子学领域的研究热点。

1. 国内研究现状

国内学者在石墨烯等离子体激元及其应用方面开展了大量研究工作。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究的主要内容包括以下几个方面:
1.周期性石墨烯结构的构建:a.研究石墨烯的制备方法，如机械剥离法、化学气相沉积法等，分析不同方法对石墨烯质量的影响。

b.探索构建周期性石墨烯结构的方法，如电子束光刻、纳米压印等，分析不同方法的优缺点。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论模拟和数值计算相结合的方法，首先通过comsol等有限元分析软件对周期性石墨烯结构进行建模，并结合麦克斯韦方程组建立描述其表面等离子体特性的理论模型。

在模拟过程中，将考虑石墨烯的drude模型，并通过改变石墨烯的费米能级、周期结构参数等来研究其对表面等离子体特性的影响。

通过分析表面等离子体共振频率、传播长度、局域场增强等关键参数，揭示周期性石墨烯结构中表面等离子体的激发和传播规律。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：
1.系统研究不同周期性结构参数对石墨烯表面等离子体特性的影响，揭示其内在的物理机制。

2.探索利用外部激励手段实现对周期性石墨烯结构中表面等离子体特性的动态调控，为设计新型可调谐光电子器件提供理论依据。

3.设计基于周期性石墨烯结构的表面等离子体传感器，并对其传感性能进行评估，推动表面等离子体技术在传感领域的应用。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 刘璐，刘畅，张金，等. 石墨烯等离子体光子晶体传感特性研究[j]. 物理学报，2019, 68(14): 147801.

2. 张亚茹，王利，张建，等. 石墨烯表面等离子体共振传感器的研究进展[j]. 传感技术学报，2020, 33(5): 619-628.

3. 王永富，张志勇，李晓晖，等. 石墨烯等离子体及其光电器件应用[j]. 光学学报，2017, 37(1): 0100001.