自石墨烯被发现以来,这种独特的二维单层半导体材料因为其优异的物理与化学性质受到广泛的关注,而且石墨烯被发现能够支持表面等离激元。表面等离激元是一种特殊的表面电磁波,这种特别的电磁波传输现象能够突破衍射极限,并被应用于纳米尺度的光电器件和全光集成电路等技术中。因为其广阔的应用前景,石墨烯表面等离激元成为热门的研究方向。石墨烯的出现也带动了人们对其他二维材料的探索。和石墨烯一样,单层黑磷(黑磷烯,简称磷烯)也是一种二维半导体材料,但相较于各向同性的零带隙半导体石墨烯,各向异性的黑磷烯具有一些独特的优势,如直接带隙、高开关比等。黑磷烯也具有类似石墨烯的Drude型电导,同时表现为各向异性,因此,关于黑磷表面等离激元的研究也成为焦点之一。本文对石墨烯与黑磷烯支持的表面等离激元做了以下研究:在电介质-石墨烯-电介质构成的层状结构中,研究发现在太赫兹与亚太赫兹频段范围内,通过外加强电场石墨烯非线性电导可大于Drude电导,此时石墨烯能够支持横电模式的表面等离子体波。本文探索了这种非线性的石墨烯横电模式的表面等离子体波对石墨烯层数、外加电场、展宽因子等因素的依赖。设置了一种电介质加载磷烯的脊形波导结构,探索了红外光谱区在这种结构中表面等离子体波的传播特性。主要研究了磷烯电导率的各向异性、脊条的尺寸、电子掺杂浓度、与脊条间耦合等参数对该结构下表面等离子体波有效折射率的影响。数值计算了不同磷烯取向下波导模式阶数对脊条宽度的依赖关系。另外,本文还研究了在分离的单层黑磷构成的平行平板结构中磷烯表面等离激元的传播与耦合现象,探索了该结构中存在的两种耦合模式分别对波长的依赖情况和磷烯取向对不同的耦合模式波矢的影响。并据此设计了一种拥有开关效应的分波结构,数值计算了不同情况下的耦合距离。本文的研究内容可以为石墨烯和磷烯在表面等离子体技术的应用提供一些理论支持。