搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

单层与双层石墨烯的光学吸收性质研究

陈英良 冯小波 侯德东

单层与双层石墨烯的光学吸收性质研究

陈英良, 冯小波, 侯德东
PDF
导出引用
导出核心图
  • 采用紧束缚模型分别描述单层、双层石墨烯的能带结构, 利用光子-电子相互作用的二阶微扰理论分别计算单光子和双光子吸收系数.计算结果表明: 单层石墨烯单光子吸收系数为常数, 约为6.8×107 m-1, 即单层石墨烯对入射光的吸收率约为2.3%; 双层石墨烯的单光子吸收比单层石墨烯的单光子吸收强, 且随入射光波长呈分段性变化.单层石墨烯的双光子吸收系数与波长λ4成正比; 双层石墨烯双光子吸收系数在红外波段(~ 3100 nm处)有一个很强的共振吸收峰. 研究结果可为石墨烯材料在光电子器件的研究和制作方面提供指导.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11064017)和云南省应用基础研究面上项目(批准号:2010ZC078,2010CD047)资助的课题.
    [1]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Zhang Y, Dubonos S V, Grigorieva I V, Firsov A A 2004 Science 306 666

    [2]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Katsnelson M I, Grigorieva I V, Dubonos S V, Firsov A A 2005 Nature 438 197

    [3]

    Zhang Q H, Han J H, Feng G Y, Xu Q X, Ding L Z, Lu X X 2012 Acta Phys. Sin. 61 214209 (in Chinese) [张秋慧, 韩敬华, 冯国英, 徐其兴, 丁立中, 卢晓翔 2012 物理学报 61 214209]

    [4]

    Hu H X, Zhang Z H, Liu X H, Qiu M, Ding K H 2009 Acta Phys. Sin. 58 7156 (in Chinese) [胡海鑫, 张振华, 刘新海, 邱明, 丁开和 2009 物理学报 58 7156]

    [5]

    Schedin F, Geim A K, Morozov S V, Hill E W, Blake P, Katsnelson M I, Novoselov K S 2007 Nat. Mater. 6 652

    [6]

    Xu X G, Zhang C, Xu G J, Cao J C 2011 Chin. Phys. B 20 027201

    [7]

    Zhao J, Zhang G Y, Shi D X 2013 Chin. Phys. B 22 057701

    [8]

    Ouyang F P, Xu H, Wei C 2008 Acta Phys. Sin. 57 1073 (in Chinese) [欧阳方平, 徐慧, 魏辰 2008 物理学报 57 1073]

    [9]

    Toyoda T, Zhang C 2012 Phys. Lett. A 376 616

    [10]

    Min H, Sahu B, Banerjee S K, Mac-Donald A H 2007 Phys. Rev. B 75 155115

    [11]

    Mak K F, Lui C H, Shan J, Heinz T F 2009 Phys. Rev. Lett. 102 256405

    [12]

    Mucha-Kruczyński M, McCann E, Fal’ko V I 2010 Semicond. Sci. Technol. 25 033001

    [13]

    Rao C N R, Sood A K, Subrahmanyam K S, Govindaraj A 2009 Angewandte Chemie International Edition 48 7752

    [14]

    Sarma S D, Shaffique A, Hwang E H, Enrico R 2011 Rev. Mod. Phys. 83 407

    [15]

    Nair R R, Blake P, Grigorenko A N, Novoselov K S, Booth T J, Stauber T, Peres N M R, Geim A K 2008 Science 320 1308

    [16]

    Bao Q L, Zhang H, Wang Y, Ni Z H, Yan Y L, Shen Z X, Loh K P, Tang D Y 2009 Adv. Funct. Mater. 19 3077

    [17]

    Xing G C, Guo H C, Zhang X H, Sum T C, Alfred Huan C H 2010 Opt. Express 18 4564

    [18]

    Fan Y, Jiang Z G, Yao L F 2012 Chin. Opt. Lett. 10 071901

    [19]

    Hendry E, Hale P J, Moger J, Savchenko A K 2010 Phys. Rev. Lett. 105 097401

    [20]

    Zhang H, Virally S, Bao Q L, Ping L K, Massar S, Godbout N, Kockaert P 2012 Opt. Lett. 37 1856

    [21]

    Guinea F, Castro Neto A H, Peres N M R 2007 Solid State Commun. 143 116

    [22]

    Nilsson J, Castro Neto A H, Guinea F, Peres N M R 2008 Phys. Rev. B 78 045405

    [23]

    Yin W H, Han Q, Yang X H 2012 Acta Phys. Sin. 61 248502 (in Chinese) [尹伟红, 韩勤, 杨晓红 2012 物理学报 61 248502]

    [24]

    Yang Z, Gao R G, Hu N, Chai J, Cheng Y W, Zhang L Y, Wei H, Kong E S W, Zhang Y F 2012 Nano-Micro Lett. 4 1

    [25]

    Bonaccorso F, Sun Z, Hasan T, Ferrari1 A C 2010 Nature Photon. 4 611

    [26]

    Nathan V, Guenther A H, Mitra S S 1985 J. Opt. Soc. Am. B 2 294

    [27]

    Castro Neto A H, Guinea F, Peres N M R, Novoselov K S, Geim A K 2009 Rev. Mod. Phys. 81 109

    [28]

    Koshino M 2013 New J. Phys. 15 015010

    [29]

    McCann E 2006 Phys. Rev. B 74 161403

    [30]

    McCann E, Abergel D S L, Fal’ko V I 2007 Solid State Commun. 143 110

  • [1]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Zhang Y, Dubonos S V, Grigorieva I V, Firsov A A 2004 Science 306 666

    [2]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Katsnelson M I, Grigorieva I V, Dubonos S V, Firsov A A 2005 Nature 438 197

    [3]

    Zhang Q H, Han J H, Feng G Y, Xu Q X, Ding L Z, Lu X X 2012 Acta Phys. Sin. 61 214209 (in Chinese) [张秋慧, 韩敬华, 冯国英, 徐其兴, 丁立中, 卢晓翔 2012 物理学报 61 214209]

    [4]

    Hu H X, Zhang Z H, Liu X H, Qiu M, Ding K H 2009 Acta Phys. Sin. 58 7156 (in Chinese) [胡海鑫, 张振华, 刘新海, 邱明, 丁开和 2009 物理学报 58 7156]

    [5]

    Schedin F, Geim A K, Morozov S V, Hill E W, Blake P, Katsnelson M I, Novoselov K S 2007 Nat. Mater. 6 652

    [6]

    Xu X G, Zhang C, Xu G J, Cao J C 2011 Chin. Phys. B 20 027201

    [7]

    Zhao J, Zhang G Y, Shi D X 2013 Chin. Phys. B 22 057701

    [8]

    Ouyang F P, Xu H, Wei C 2008 Acta Phys. Sin. 57 1073 (in Chinese) [欧阳方平, 徐慧, 魏辰 2008 物理学报 57 1073]

    [9]

    Toyoda T, Zhang C 2012 Phys. Lett. A 376 616

    [10]

    Min H, Sahu B, Banerjee S K, Mac-Donald A H 2007 Phys. Rev. B 75 155115

    [11]

    Mak K F, Lui C H, Shan J, Heinz T F 2009 Phys. Rev. Lett. 102 256405

    [12]

    Mucha-Kruczyński M, McCann E, Fal’ko V I 2010 Semicond. Sci. Technol. 25 033001

    [13]

    Rao C N R, Sood A K, Subrahmanyam K S, Govindaraj A 2009 Angewandte Chemie International Edition 48 7752

    [14]

    Sarma S D, Shaffique A, Hwang E H, Enrico R 2011 Rev. Mod. Phys. 83 407

    [15]

    Nair R R, Blake P, Grigorenko A N, Novoselov K S, Booth T J, Stauber T, Peres N M R, Geim A K 2008 Science 320 1308

    [16]

    Bao Q L, Zhang H, Wang Y, Ni Z H, Yan Y L, Shen Z X, Loh K P, Tang D Y 2009 Adv. Funct. Mater. 19 3077

    [17]

    Xing G C, Guo H C, Zhang X H, Sum T C, Alfred Huan C H 2010 Opt. Express 18 4564

    [18]

    Fan Y, Jiang Z G, Yao L F 2012 Chin. Opt. Lett. 10 071901

    [19]

    Hendry E, Hale P J, Moger J, Savchenko A K 2010 Phys. Rev. Lett. 105 097401

    [20]

    Zhang H, Virally S, Bao Q L, Ping L K, Massar S, Godbout N, Kockaert P 2012 Opt. Lett. 37 1856

    [21]

    Guinea F, Castro Neto A H, Peres N M R 2007 Solid State Commun. 143 116

    [22]

    Nilsson J, Castro Neto A H, Guinea F, Peres N M R 2008 Phys. Rev. B 78 045405

    [23]

    Yin W H, Han Q, Yang X H 2012 Acta Phys. Sin. 61 248502 (in Chinese) [尹伟红, 韩勤, 杨晓红 2012 物理学报 61 248502]

    [24]

    Yang Z, Gao R G, Hu N, Chai J, Cheng Y W, Zhang L Y, Wei H, Kong E S W, Zhang Y F 2012 Nano-Micro Lett. 4 1

    [25]

    Bonaccorso F, Sun Z, Hasan T, Ferrari1 A C 2010 Nature Photon. 4 611

    [26]

    Nathan V, Guenther A H, Mitra S S 1985 J. Opt. Soc. Am. B 2 294

    [27]

    Castro Neto A H, Guinea F, Peres N M R, Novoselov K S, Geim A K 2009 Rev. Mod. Phys. 81 109

    [28]

    Koshino M 2013 New J. Phys. 15 015010

    [29]

    McCann E 2006 Phys. Rev. B 74 161403

    [30]

    McCann E, Abergel D S L, Fal’ko V I 2007 Solid State Commun. 143 110

  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  4169
  • PDF下载量:  3565
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-05-05
  • 修回日期:  2013-06-16
  • 刊出日期:  2013-09-05

单层与双层石墨烯的光学吸收性质研究

  • 1. 云南师范大学物理与电子信息学院, 昆明 650500
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11064017)和云南省应用基础研究面上项目(批准号:2010ZC078,2010CD047)资助的课题.

摘要: 采用紧束缚模型分别描述单层、双层石墨烯的能带结构, 利用光子-电子相互作用的二阶微扰理论分别计算单光子和双光子吸收系数.计算结果表明: 单层石墨烯单光子吸收系数为常数, 约为6.8×107 m-1, 即单层石墨烯对入射光的吸收率约为2.3%; 双层石墨烯的单光子吸收比单层石墨烯的单光子吸收强, 且随入射光波长呈分段性变化.单层石墨烯的双光子吸收系数与波长λ4成正比; 双层石墨烯双光子吸收系数在红外波段(~ 3100 nm处)有一个很强的共振吸收峰. 研究结果可为石墨烯材料在光电子器件的研究和制作方面提供指导.

English Abstract

参考文献 (30)

目录

    /

    返回文章
    返回