1. 研究目的与意义（文献综述）
毕业论文的目的是讨论一种时域有限差分法的仿真算法，并用来仿真计算石墨烯材料的电磁特性。石墨烯是从石墨材料中剥离出来的，是由碳原子构成的只有一层厚度的二维晶体。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
随着对石墨烯材料研究的深入，其独特的电磁学特性也开始被人们所认识。理论和实验研究结果表明高渗杂石墨烯中的电子在外加电磁波的作用下也可以像贵金属薄膜一样产生等离激子集体震荡，激励起表面波模式[5]。这为利用石墨烯来实现表面等离子体器件打下了理论基础。相比于许多贵金属材料，石墨烯有可控性与低损耗等等优点。由于其优越的性质，2008年以来，人们开始研究石墨烯与电磁波相互作用的机制，并探索利用通用模拟程序实现各种光功能器件的可能[6]。随着石墨烯在电磁学领域研究的不断深入，近些年来人们取得了大量的研究成果。
在理论模型方面：文献[7]从maxwell方程出发，证明当石墨烯导电率的虚部大于零时，石墨烯具有类似金属薄膜的性质且能够同时支持te和tm模式的表面波传播；engheta的课题组首先提出了利用改变单层石墨烯平面内不同区域表面导电率的方法来实现变换光学器件的思想[8]；文献[10]中利用格林函数法探讨了无穷大石墨烯平板上方偶极子辐射场的特征。在实验验证方面：j．chen等利用近场散射显微镜，对近红外光源激发的石墨烯中的等离子体激元进行了检测，获得了真实空间中的等离子体波的图像[11]。文献[12]中报道了利用化学气象沉积法在光敏紫外线固化全氟丙烯酸酯聚合物中制备出石墨烯等离子体波导的方法，并利用实验测量验证了石墨烯作为光波导传输光信号的可行性。在应用模型方面：近一两年来国内外的许多科研人员开始探索由石墨烯微米带、微米盘、微米环、沟槽组成的周期结构表面的电磁性能及其在thz与红外频段内的应用。东南大学的陆卫兵教授等同样利用仿真手段设计了基于石墨烯的平面太赫兹下表面等离子体激元波透镜、平面电磁黑洞和spp可变传播波导等变换光学器件[16]。文献[17]则利用有限元仿真研究了石墨烯纳米带结构中的表面波模式和边缘模式。
2. 研究的基本内容与方案
本文的基本内容是：
（1） 简要叙述时域有限差分法（简称fdtd）的相关知识，fdtd更新方程的推导与建立、激励源的选择与引入和边界条件的选择与设定并通过自由空间的fdtd仿真结果进行直观的展示。
（2） 讨论一种基于复共轭极点留数模型的石墨烯fdtd仿真方法。针对石墨烯频变的介电常数，推出复共轭极点留数模型在太赫兹波段下表征石墨烯介电常数的方法。通过辅助微分方程法将该模型与fdtd方法的结合最终实现该仿真算法。
3. 研究计划与安排
第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题工作；
第4-9周：研究理论完成编程调试；
第10-13周：完成仿真分析，给出仿真结果，开展实验方法研究；
4. 参考文献（12篇以上）
[1] verma,r.bhattacharya,s.;mahapatra,s.modeling of temperature and field-dependent electron mobility in a single-layer graphene sheet[j], electron devices, ieee transactions on, volume: 60 , issue: 8, 2013 , page(s): 2695 - 2698.
[2] dragoman, m.; muller, a.a.; dragoman, d.; coccetti, f.; plana, r. terahertz antenna based on graphene, journal of applied physics, volume: 107 , issue: 10, 2010 , page(s): 104313 - 104313-3.
[3] carrasco, e.; perruisseau-carrier, j. reflectarray antenna at terahertz using graphene, antennas and wireless propagation letters, ieee, volume: 12 , 2013 , page(s): 253 - 256.
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
