可调控硅—石墨烯混合纳米线波导及器件的研究
| 致谢 | 第5-7页 |
| 摘要 | 第7-9页 |
| Abstract | 第9-10页 |
| 1 绪论 | 第15-35页 |
| 1.1 硅基光子学 | 第15-20页 |
| 1.1.1 硅基光子学的发展 | 第15-17页 |
| 1.1.2 可调控硅基光子集成器件 | 第17-20页 |
| 1.2 二维材料石墨烯的兴起 | 第20-24页 |
| 1.2.1 石墨烯的研究历史与发现 | 第21-22页 |
| 1.2.2 石墨烯的性质 | 第22-24页 |
| 1.3 硅-石墨烯混合集成光子器件 | 第24-33页 |
| 1.3.1 混合集成的优势 | 第24-26页 |
| 1.3.2 硅-石墨烯混合集成光子器件的应用 | 第26-33页 |
| 1.4 本论文的主要内容及创新点 | 第33-35页 |
| 1.4.1 本论文的章节安排 | 第33-34页 |
| 1.4.2 本论文的主要创新点 | 第34-35页 |
| 2 石墨烯的理论模型与仿真方法 | 第35-55页 |
| 2.1 石墨烯的结构和能带 | 第35-39页 |
| 2.1.1 石墨烯的结构 | 第35-36页 |
| 2.1.2 石墨烯的能带 | 第36-39页 |
| 2.2 石墨烯的光学电导率模型 | 第39-44页 |
| 2.2.1 通用光学电导率 | 第39-41页 |
| 2.2.2 光学电导率模型 | 第41-44页 |
| 2.3 石墨烯的仿真计算方法 | 第44-52页 |
| 2.3.1 数值计算方法 | 第45-46页 |
| 2.3.2 数值-解析混合计算方法 | 第46-49页 |
| 2.3.3 硅-石墨烯混合纳米线波导的仿真计算 | 第49-52页 |
| 2.4 本章小结 | 第52-55页 |
| 3 石墨烯的实验方法与加工工艺 | 第55-95页 |
| 3.1 石墨烯的制备 | 第55-62页 |
| 3.1.1 微机械剥离法 | 第56-58页 |
| 3.1.2 氧化还原法 | 第58-59页 |
| 3.1.3 化学气相沉积法 | 第59-62页 |
| 3.1.4 几种制备方法的比较 | 第62页 |
| 3.2 石墨烯的表征手段 | 第62-69页 |
| 3.2.1 光学显微镜 | 第62-64页 |
| 3.2.2 拉曼光谱 | 第64-66页 |
| 3.2.3 电子显微镜 | 第66-68页 |
| 3.2.4 原子力显微镜 | 第68-69页 |
| 3.3 石墨烯的转移工艺 | 第69-75页 |
| 3.3.1 湿法转移工艺 | 第69-73页 |
| 3.3.2 干法转移工艺 | 第73-74页 |
| 3.3.3 旋涂法转移工艺 | 第74-75页 |
| 3.4 硅纳米线波导的制作 | 第75-88页 |
| 3.4.1 硅纳米线波导的制作流程 | 第76-77页 |
| 3.4.2 电子束光刻 | 第77-81页 |
| 3.4.3 等离子体刻蚀 | 第81-83页 |
| 3.4.4 金属沉积和剥离 | 第83-85页 |
| 3.4.5 光栅耦合器和测试装置 | 第85-88页 |
| 3.5 石墨烯与硅纳米线波导的混合集成 | 第88-93页 |
| 3.5.1 石墨烯的图形化处理 | 第88-91页 |
| 3.5.2 石墨烯薄膜的完整性 | 第91-93页 |
| 3.6 本章小节 | 第93-95页 |
| 4 硅-石墨烯混合纳米线波导及全光调控 | 第95-129页 |
| 4.1 硅-石墨烯混合纳米线波导 | 第95-104页 |
| 4.1.1 混合纳米线波导的结构设计 | 第95-97页 |
| 4.1.2 硅的掺杂浓度 | 第97-98页 |
| 4.1.3 石墨烯的性能表征 | 第98-99页 |
| 4.1.4 混合纳米线波导的传输损耗 | 第99-101页 |
| 4.1.5 石墨烯的费米能级 | 第101-104页 |
| 4.2 混合纳米线波导的光致透明效应 | 第104-109页 |
| 4.2.1 测试方法与测试系统 | 第104-105页 |
| 4.2.2 局域光致透明效应 | 第105-107页 |
| 4.2.3 非局域光致透明效应 | 第107-109页 |
| 4.3 光致透明效应的机理分析 | 第109-115页 |
| 4.3.1 硅-石墨烯肖特基结 | 第109-114页 |
| 4.3.2 泵浦光波长的影响 | 第114-115页 |
| 4.4 基于光致透明效应的全光调控 | 第115-126页 |
| 4.4.1 调制深度与泵浦光功率 | 第115-121页 |
| 4.4.2 时域特性分析 | 第121-126页 |
| 4.5 优化与展望 | 第126页 |
| 4.6 本章小结 | 第126-129页 |
| 5 基于硅-石墨烯的热光调控光子集成器件 | 第129-171页 |
| 5.1 热量传递的基本理论与仿真方法 | 第129-134页 |
| 5.1.1 热量传递的基本理论 | 第130-131页 |
| 5.1.2 仿真计算方法 | 第131-134页 |
| 5.2 基于石墨烯纳米加热电极的热光调控器件 | 第134-156页 |
| 5.2.1 石墨烯透明纳米加热电极 | 第134-139页 |
| 5.2.2 热光调控微盘谐振器 | 第139-142页 |
| 5.2.3 石墨烯的电阻 | 第142-145页 |
| 5.2.4 测试结果与分析 | 第145-150页 |
| 5.2.5 优化分析 | 第150-155页 |
| 5.2.6 应用展望 | 第155-156页 |
| 5.3 基于石墨烯热传导器的热光调控器件 | 第156-169页 |
| 5.3.1 石墨烯透明热传导器 | 第156-160页 |
| 5.3.2 热光调控马赫-曾德干涉器 | 第160-163页 |
| 5.3.3 测试结果与分析 | 第163-166页 |
| 5.3.4 热光调控微盘谐振器 | 第166-167页 |
| 5.3.5 优化分析 | 第167-168页 |
| 5.3.6 应用展望 | 第168-169页 |
| 5.4 本章小结 | 第169-171页 |
| 6 总结与展望 | 第171-175页 |
| 参考文献 | 第175-191页 |
| 作者简介 | 第191-192页 |
