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尊敬的各位老师，亲爱的同学们，大家下午好！ 我是理学院材料物理与化学的研究生XXX，我的导师是XXX教授，我的研究方向是基于石墨烯的等离诱导透明及应用研究。 
下面我从研究背景和现状、研究内容和方法、现象分析及应用和工作总结和展望四个方面来讲述读研期间的工作。 
随着科学技术的高速发展，我们变得越来越离不开半导体产业。从最先出世的电子芯片，到后来的电话，再到我们人手必备的手机，以电子为基础的传统半导体产业无时无刻都在影响着我们的生活。但是，随着人们生活水平的提升，这些产品的传输速度，抗干扰能力和携带信息容量已经满足不了人们的需求。摩尔也曾经预言，随着集成电路的集成度逐年增大和尺寸逐年减小，到2020年左右将会达到10纳米的“物理极限”。因此，人们一直在寻找一种新的信息载体来代替电子。 
后来人们发现，传递电磁相互作用的光子在传输速度、抗干扰能力、携带信息容量方面具有独特的优势，尤其是器件的小型化，使得用光子来代替电子成为了一种新的趋势。然而在实际的应用中发现，光纤的尺寸较大，无法在接口处与小巧的光子器件相匹配。因此表面等离子体光学这一新兴学科被引入，它可以在纳米尺寸范围内完美的融合电子学和光子学的优势，为尺寸不兼容问题提供解决方案。 
表面等离子体光学的核心是表面等离子体，它主要有两种表现形式，一种是在金属表面传播的表面等离子体激元，一种是被束缚在金纳米颗粒表面的局域表面等离子体。我们知道，微纳金属表面有很多的自由电子，这些自由电子的运动是毫无规律的。它们受到入射光场激发后会发生集体震荡，当震荡频率与入射光场中光子的频率一致时就会发生共振，从而产生一种震荡波表面等离子体激元。而局域表面等离子体一般在金纳米颗粒表面产生，由于具有强的局域性而被束缚在金属表面，故而只能向外辐射能量。 
在刚开始的时候，各种基于贵金属的等离子体设备被学者所提出。在这两个金属波导中，上下两部分是贵金属银，中间为空气。光从左边入射从右边透射就可以得到这个透射谱线图，x轴表示的是入射光的波长，y轴表示的是入射光的透射率，总体反映的是不同波段光透过的程度。我们可以看到它在1500-2000nm范围的透射率为0，因此它在带阻滤波器具有潜在应用。下面这个透射谱图恰恰相反，通过静态调制在透射率为0的区域出现了一个通道，因此它在带通滤波器具有潜在应用。然而，基于贵金属的等离子体器件有个巨大的缺陷是静态调控。当我们在使用滤波器想要阻断或通过特定波段的光波时，必须要改变该滤波器的物理结构参数，这在实际应用中是不可能实现的。 
这时候石墨烯进入了研究人员的视线。石墨烯是一种由单层碳原子所组成的六边形蜂窝二维结构，它在太赫兹和红外波段具有与贵金属相似的性质，也可以激发表面等离子体并支持它们的传播。相比贵金属而言，首先石墨烯表面等离子体具有更强的局域能力。其次，石墨烯等离子体具有更低的损耗。最有意义的是，石墨烯的电导率可以通过化学掺杂、电场，磁场和栅极电压来调制，从而改变了费米能级实现了透射谱的动态调制。从此基于石墨烯的等离子体器件成为了人们研究的热点。 
我的研究方向是基于石墨烯的等离诱导透明及应用研究，研究内容是用光照射基于石墨烯的超材料，用栅极电压控制石墨烯的费米能级，通过光的异常透射现象来实现微纳光电器件的设计。图（a）是我构建的模型，石墨烯带和石墨烯条放在基底硅的表面，两个栅极电压分别与石墨烯带、石墨烯条连接用于调制石墨烯带和石墨烯条各自的费米能级。图（b）是栅极电压示意图，图（c）是所建立模型的结构单元。当一束平面光作为激励光源垂直照射时，明模和暗模之间的破坏性干涉形成一个等离诱导透明现象，如图（d）所示。研究方法主要用FDTD solution数值仿真，用耦合模理论对所产生的现象进行拟合。 
在耦合模理论中，我们将石墨烯条和石墨烯带当做2个假想的谐振器，µ是两个谐振器之间的耦合系数，γi和γo分别是两个谐振器的间内和间外损耗系数，in和out分别表示入射光向谐振器入射的正方向和负方向的状态，＋号和-号分别表示入射光射入和射出的状态。当一束光从A1射入从A2射出时，它们之间的耦合关系满足公式（1），再根据能量守恒定律我们可以得到式（2-5），联立求解可以得到整个系统的透射系数和反射系数，最终算出透射率，反射率和吸收率。 
在我们所设计的结构中，入射光可以激发石墨烯条形成一个洛伦兹线型，我们把它叫明模式，如黑线所示。石墨烯带不能被入射光激发，因此光直接穿过石墨烯带，我们把透射率为1的模式叫暗模式，如红线所示。但暗模式可以被明模式激发，形成一个等离诱导透明现象，如蓝线所示。同样电场也可以解释，当结构单元中仅存在石墨烯条时，石墨烯条周围的电场能量处于平衡状态，如图（c）所示。仅较弱的电场被限制在石墨烯条的周围，从而产生具有较低品质因子的洛伦兹曲线。然而，当将石墨烯带加入到这个系统时，石墨烯条周围的电场平衡被破坏。由于它们之间的耦合效应，石墨烯条周围的电场增强，并且石墨烯带也被近场激发，如图（b）所示。因此，明模式和暗模式之间的破坏性干涉形成了等离诱导透明现象。
我们分别用两个栅极电压来调控左边透射谷和右边透射谷，可以实现双模式光电开光应用。左侧透射谷随着石墨烯带费米能级的增加而变深，有侧透射谷随着石墨烯条费米能级的增加而变深。为了便于分析我们把四个谷不同费米能级的透射率画在了右边。在光开关的机制中，我们将透射率的阈值设定为0.3，如红虚线所示。透射率小于0.3为“关”，大于0.3为“开”。因此两个透射谷都可以在费米能级0.6-0.8eV时实现“开”效应，在费米能级1.0-1.2eV实现“关”效应，从而设计出一款双模式光开关应用。这个工作目前发表在二区期刊nanoscale research letters。
第二款应用是太阳能电池。两个U型石墨烯和一个长条石墨烯被夹在硅中，一束平面光垂直入射，当石墨烯的载流子迁移率达到0.8平方米每伏秒时，这款设备对于光的吸收率可以达到94%，这意味着该设备可应用于太阳能电池，将特定频率的光全部吸收并转化为电能，这个工作在二区期刊Optics Express上发表。
第三款应用是基于m型石墨烯的慢光超材料，透射峰处的强色散引起了大的群衰减。当石墨烯的载流子迁移率达到3平方米每伏秒时，通过该设备的光的群衰减可以达到0.6ps,这极大的减慢了光的速度。光速被减慢可以有效增加光和物相互作用的时间，从而提升了设备储存信息的容量，因此可应用于光储存器，与市面上最常见的光储存器光盘相比，我们所设计的光储存器体积小，储存容量大，这个工作直接被二区期刊Applied physics Express直接录用。
最后一件应用是光电开关滤波器双功能产品，在我们调制石墨烯的费米能级过程中，左侧透射谷的透射率为0且向右移动，这表明一款动态可调的滤波器被实现。与此同时，电光开关也可以被实现。开按钮被设定为0.6eV的费米能级，关按钮被设定为1.2eV的费米能级，从而实现单模式光电开关。这个工作已发表在New Journal of Physics。
最后我们对前面的工作来个总结，我们以石墨烯等离子体为基础，提出了双模式光电开关，太阳能电池，光储存器，电模式光电开关的设计。与传统基于贵金属的等离子体器件相比，它们具有动态可调性，强局域性，低损耗性。与其他基于石墨烯的多层等离子体器件相比，它们具有简易性，同时也实现了更加优异的功能。随后我们总结一下工作的不足。。。
这是读研期间别发表的工作。
最后谢谢大家，敬请各位老师批评指正！
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