[发明专利]石墨烯表面等离激元的粒子模拟仿真方法

权利要求书

1.石墨烯表面等离激元的粒子模拟仿真方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)首先对不同石墨烯的电导率模型进行分析，将石墨烯等效成一个二维的平面后，其电导率公式为：

石墨烯层两边的边界条件为：

E_1t＝E_2t

D_1n-D_2n＝ρ_s

B_1n＝B_2n

石墨烯中的线电流密度表示为：

J_s＝σE_t

将J_s转换为垂直于石墨烯面的J_f：

J_f＝J_sΔz＝σE_tΔl

其中Δl为垂直于石墨烯面的网格大小；

由电导率公式可得：

进而可得：

进行差分，获得石墨烯所在网格面电流密度的差分迭代公式：

其中，Δt为模拟的时间步长，Δl为垂直于石墨烯方向的模拟网格大小，e为电子的电量，K_B为玻尔兹曼常量，T为环境温度，为普朗克常数，μ_c为石墨烯的化学势，τ为弛豫时间，E_t为平行于石墨烯方向的电场，(J_f)_t为石墨烯所在网格面上的面电流密度；

2)根据空间网格上第n步的电场、第n+1/2步的面电流密度以及第n+1/2步的磁场，由下式迭代求解得到第n+1步各个方向的电场强度E_x、E_y和E_z：

上式中，E_x,E_y,E_z分别代表x,y,z方向的电场，i,j,k分别代表x,y,z方向的坐标索引值，ε为介质的介电常数，Δt为模拟的时间步长，Δx,Δy,Δz分别代表x,y,z方向的网格大小；

3)根据空间网格上第n+1/2步的磁场和第n+1步的电场，由下式计算第n+3/2步的磁场：

第n+3/2步的各个方向的磁场强度H_x、H_y和H_z：

其中，E_x,E_y,E_z分别代表x,y,z方向的电场，H_x,H_y,H_z分别代表x,y,z方向的磁场，各电磁场分量的上标n+1/2和n+1和n+3/2表示场分量对应的时间步，i,j,k分别代表x,y,z方向的坐标索引值，μ₀为真空的磁导率，Δt为模拟的时间步长，Δx,Δy,Δz分别代表x,y,z方向的网格大小。