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自从石墨烯2004年被英国曼彻斯特大学的科学家发现以来,其优异的电气性能引起了各国研究者的广泛关注。石墨烯的电子迁移率高,导热率高,损耗小,这些特性使得石墨烯广泛应用于晶体管、电极等纳米电子器件中。近几年,科研人员对石墨烯的物理特性、制备、测试做了大量研究,但还没有系统提出对石墨烯准确建模的方法。论文在对前人工作深入调研的基础上,研究了石墨烯的电导率特性,提出石墨烯电磁建模的几种方法,并设计实现基于石墨烯的光学变换。 论文研究包括以下方面: (1)深入研究了石墨烯的电导率和介电常数,其电导率可以通过由外加门电压引导的化学势进行控制和调节,这是石墨烯实现光学变换的理论依据,也是为对石墨烯进行准确电磁建模做准备。 (2)分析前人对石墨烯的研究,提出三种建模方法。一是直接建模,设置石墨烯对应的电磁参数;二是从等效电路理论出发,结合实验结果拟合出相应的电磁参数;三是将石墨烯等效成阻抗表面,施加不同的电压对应着不同的阻抗表面,从而实现石墨烯的准确建模。最后对不同建模方法进行了比较。 (3)根据石墨烯电导率的可调性设计基于石墨烯的光学变换--平面电磁“黑洞”。石墨烯的有效介电常数可以很容易由电压来控制,这种特性非常有利于光学变换的设计。模拟结果表明,入射电磁波向吸收器中间部分弯曲最终被吸收,与理论分析相符合。