布拉格光栅增强石墨烯近红外光吸收机制研究

"黎志文,陆华∗,李扬武,焦晗,赵建林. 光学薄膜塔姆态诱导石墨烯近红外光吸收增强[J]. 光学学报, 2019, 39(1): 1001-1008." 这篇科研论文探讨了一种利用光学薄膜结构来增强石墨烯近红外光吸收的技术。该技术的核心是布拉格光栅/石墨烯/金属薄膜的复合结构，其中塔姆等离激元（Tamm plasmon）的形成在金属薄膜和布拉格光栅之间产生了局域场，显著增强了光与石墨烯的相互作用。通过对这一结构的传输矩阵和时域有限差分法（FDTD）的计算分析，研究者发现单层石墨烯的近红外光吸收率提高了大约36倍。 文章详细讨论了几个关键参数对石墨烯光吸收性能的影响。首先，布拉格光栅的周期性决定了光的反射和透射模式，从而影响光在石墨烯上的分布和吸收。其次，石墨烯的位置调整可以改变等离激元的共振频率，进而调控光吸收的效率。此外，入射光的角度变化会改变光在结构中的传播路径，影响光与石墨烯的耦合效果。再者，布拉格光栅层的厚度也是决定光吸收的重要因素，它能够影响等离激元的激发和传播。最后，石墨烯的化学势（或电荷载流子浓度）的变化会直接影响其光电特性，从而改变光吸收的波长和强度。 这些研究结果揭示了通过精细调控上述物理参数，可以有效地控制石墨烯的光吸收特性，拓宽其应用范围。这为开发高性能的石墨烯基光电子器件，如近红外光探测器，提供了新的设计思路和优化策略。这种增强光吸收的方法不仅有助于提高器件的灵敏度，还有可能降低器件的能耗，为未来的光通信、光传感和光信息处理等领域带来突破性进展。