1. 本选题研究的目的及意义
石墨烯作为一种单原子层厚度的二维材料，具有优异的光学、电学、热学和机械性能，在光电子器件领域具有巨大的应用潜力。
然而，单层石墨烯的原子级厚度导致其光吸收率较低（约为2.3%），限制了其在光电探测器、太阳能电池等领域的应用。
光子晶体是一种具有周期性介电常数或折射率的人工微结构材料，可以通过光子禁带和光局域效应等特性调控光子的传输，从而增强光与物质的相互作用。
2. 本选题国内外研究状况综述
近年来，石墨烯基光电子器件的研究取得了显著进展。
利用光子晶体增强石墨烯光吸收成为一个重要的研究方向。
国内外学者在该领域开展了大量的研究工作，并取得了一系列重要成果。
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
本研究的主要内容是设计一种基于一维光子晶体的结构，并通过仿真模拟和实验验证其对单层石墨烯光吸收的增强效果。
1. 主要内容
1.研究一维光子晶体和单层石墨烯的光学特性，建立两者相互作用的理论模型，分析光子晶体结构参数（如周期、占空比、材料等）对石墨烯光吸收的影响规律。
4. 研究的方法与步骤
本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的研究方法。
1.理论分析：基于麦克斯韦方程组和相关边界条件，推导一维光子晶体中电磁波的传输方程，并结合石墨烯的线性光学特性，建立光子晶体与石墨烯相互作用的理论模型。
2.数值模拟：利用有限元仿真软件COMSOL或FDTDSolutions等对设计的一维光子晶体结构进行模拟，分析其光学特性，并通过优化结构参数，使光子晶体共振峰与石墨烯吸收峰匹配，实现对石墨烯光吸收的增强。
5. 研究的创新点
本研究的创新点在于：1.提出一种新型的一维光子晶体结构，该结构能够有效增强单层石墨烯在特定波长范围内的光吸收，为设计高性能石墨烯基光电子器件提供新的思路。
2.结合有限元仿真和实验验证，系统地研究了一维光子晶体结构参数对石墨烯光吸收的影响规律，揭示了光子晶体增强石墨烯光吸收的物理机制。
3.通过优化一维光子晶体结构参数，实现了对石墨烯光吸收的宽带增强，为拓宽石墨烯基光电子器件的工作带宽提供了新的途径。
6. 计划与进度安排
第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲
第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文
7. 参考文献（20个中文5个英文）
[1] 黄静, 张亚妮, 刘兆军, 等. 基于一维光子晶体结构的太赫兹超材料完美吸收器[J]. 光学学报, 2022, 42(11): 1123001.
[2] 张美玲, 王飞, 王化明, 等. 一维光子晶体传感特性研究进展[J]. 物理学报, 2021, 70(7): 074206.
[3] 王瑞, 张岩, 李宇超, 等. 一维光子晶体增强钙钛矿太阳能电池光吸收的研究[J]. 光学学报, 2020, 40(18): 1831001.
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