[发明专利]石墨烯表面等离激元的粒子模拟仿真方法

摘要

石墨烯表面等离激元的粒子模拟仿真方法,涉及计算机模拟仿真技术领域。本发明包括下述步骤:步骤一、将二维石墨烯模型提出的电导率公式与石墨烯所在网格的电场相乘，获得该网格上面电流密度的求解公式；步骤二、采用时域有限差分方法，对面电流密度的求解公式进行差分；步骤三、设置模拟初始条件，采用时域有限差分法进行计算；步骤四、将石墨烯所在网格面上的第n+1/2步的面电流密度及步骤三求得的第n+1步的电场，代入步骤二所得的差分公式，求得石墨烯所在网格面上第n+3/2步的面电流密度。步骤五、按顺序循环执行步骤三和步骤四，最终实现对石墨烯表面等离激元的粒子模拟仿真。本发明对采用石墨烯制备新型太赫兹辐射源及红外线辐射源的研究具有指导性作用。

主权项

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)沿石墨烯厚度方向划分网格；2)通过下式获得网格上的面电流密度在时间和空间上的迭代关系，以及与石墨烯所在网格层电场的迭代关系：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；3)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Ex、Ey和Ez：上式中，Ex,Ey,Ez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；4)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Hx、Hy和Hz：其中，Ex,Ey,Ez分别代表x,y,z方向的电场，Hx,Hy,Hz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。