摘要
石墨烯作为一种新型的二维材料,具有独特的电子结构和光学性质,在光电子领域展现出巨大的应用潜力。
特别是石墨烯表面等离子体激元(SPPs)的光学特性,如可调谐性、强场局域性和低损耗等,使其在光吸收领域备受关注。
本文综述了石墨烯表面等离子体吸收特性的研究现状,首先介绍了石墨烯和表面等离子体激元的基本概念,然后从理论和实验两方面概述了石墨烯表面等离子体吸收特性的研究进展,重点阐述了不同结构参数和材料参数对吸收性能的影响,并介绍了其在光电探测器、太阳能电池和传感器等领域的应用。
最后,对石墨烯表面等离子体吸收特性未来发展方向进行了展望。
关键词:石墨烯;表面等离子体激元;光吸收;光电器件;传感器
石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道构成的六角型蜂窝状晶格二维材料,具有优异的电学、光学、热学和机械性能[1]。
石墨烯独特的电子能带结构使其在可见光到太赫兹波段范围内都表现出较强的光与物质相互作用,例如,石墨烯在整个光谱范围内都具有恒定的光吸收率,约为2.3%[2]。
然而,单层石墨烯的这种光吸收能力对于许多光电应用来说仍然不够。
表面等离子体激元(SurfacePlasmonPolaritons,SPPs)是光与金属表面自由电子集体振荡耦合形成的一种沿着金属-介质界面传播的电磁波,其具有局域场增强、亚波长光场压缩以及短程传播的特性[3]。
利用贵金属纳米结构激发局域表面等离子体共振(LocalizedSurfacePlasmonResonance,LSPR)可以有效地增强光吸收[4],但其应用受到金属固有光学损耗的限制。
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