[發(fā)明專利]石墨烯表面等離激元的粒子模擬仿真方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811453832.3
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109446727B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉大剛;劉臘群;高杉;王輝輝
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F30/23;G06F111/10
• 代理公司: 成都惠迪專利事務(wù)所(普通合伙) 51215
• 代理人: 劉勛

1.石墨烯表面等離激元的粒子模擬仿真方法，其特征在于，包括下述步驟：

1)首先對不同石墨烯的電導率模型進行分析，將石墨烯等效成一個二維的平面后，其電導率公式為：

石墨烯層兩邊的邊界條件為：

E_1t＝E_2t

D_1n-D_2n＝ρ_s

B_1n＝B_2n

石墨烯中的線電流密度表示為：

J_s＝σE_t

將J_s轉(zhuǎn)換為垂直于石墨烯面的J_f：

J_f＝J_sΔz＝σE_tΔl

其中Δl為垂直于石墨烯面的網(wǎng)格大小；

由電導率公式可得：

進而可得：

進行差分，獲得石墨烯所在網(wǎng)格面電流密度的差分迭代公式：

其中，Δt為模擬的時間步長，Δl為垂直于石墨烯方向的模擬網(wǎng)格大小，e為電子的電量，K_B為玻爾茲曼常量，T為環(huán)境溫度，為普朗克常數(shù)，μ_c為石墨烯的化學勢，τ為弛豫時間，E_t為平行于石墨烯方向的電場，(J_f)_t為石墨烯所在網(wǎng)格面上的面電流密度；

2)根據(jù)空間網(wǎng)格上第n步的電場、第n+1/2步的面電流密度以及第n+1/2步的磁場，由下式迭代求解得到第n+1步各個方向的電場強度E_x、E_y和E_z：

上式中，E_x,E_y,E_z分別代表x,y,z方向的電場，i,j,k分別代表x,y,z方向的坐標索引值，ε為介質(zhì)的介電常數(shù)，Δt為模擬的時間步長，Δx,Δy,Δz分別代表x,y,z方向的網(wǎng)格大小；

3)根據(jù)空間網(wǎng)格上第n+1/2步的磁場和第n+1步的電場，由下式計算第n+3/2步的磁場：

第n+3/2步的各個方向的磁場強度H_x、H_y和H_z：

其中，E_x,E_y,E_z分別代表x,y,z方向的電場，H_x,H_y,H_z分別代表x,y,z方向的磁場，各電磁場分量的上標n+1/2和n+1和n+3/2表示場分量對應(yīng)的時間步，i,j,k分別代表x,y,z方向的坐標索引值，μ₀為真空的磁導率，Δt為模擬的時間步長，Δx,Δy,Δz分別代表x,y,z方向的網(wǎng)格大小。