Comsol石墨烯二维材料。 包含太赫兹德鲁得和近红外Kubo两种模型。 共7个案例包含参考文献。先说说太赫兹波段常用的德鲁得模型这货相当于把石墨烯当经典等离子体处理。在COMSOL里实现时关键要设置表面电流密度sigma_drude (e^2 * Ef)/(pi*hbar^2 * (1i*omega gamma))这里Ef是费米能级gamma是散射率。前阵子帮实验室调参数发现gamma设到0.1e12 Hz时仿真结果和文献[3]里的实验数据对得上。不过要注意当频率超过5 THz后德鲁得模型就开始抽风了——这时候得换Kubo公式救场。近红外的同学看这边Kubo模型要考虑量子效应代码复杂度直接上台阶sigma_kubo (1i*e^2*kb*T)/(pi*hbar^2*(omega 1i/tau)) * ln[2cosh(Ef/(2kb*T))]这坨公式里温度T的影响特别魔幻上次做光调制器仿真时室温波动5K直接让吸收峰位移了3nm。建议用参数扫描功能做个温度敏感性分析案例5里我们对比了三种不同掺杂浓度的温度响应曲线。说到具体案例最近复现了文献[7]中的超表面结构。在模型里搭建纳米条带阵列时边界条件设置有个坑得用过渡边界条件处理边缘场直接选完美电导体的话局域场增强效果会弱化30%以上。后来用这个技巧做出的电场分布和论文图4基本吻合。Comsol石墨烯二维材料。 包含太赫兹德鲁得和近红外Kubo两种模型。 共7个案例包含参考文献。搞参数优化时推荐用COMSOL内置的SNOPT算法比默认的牛顿法快两倍。特别是处理7个变量以上的优化问题比如案例3的多层石墨烯超材料收敛速度肉眼可见的提升。不过要记得在求解器设置里勾选存储中间结果否则优化路径数据会丢失。最后说个骚操作把石墨烯电导率写成MATLAB函数通过LiveLink实时调参。之前做可调谐滤波器时用这个技巧实现了0.1秒内更新仿真参数比传统方法快十倍。代码框架大概长这样function sigma graphene_sigma(omega,Ef,T) hbar 1.0545718e-34; ... end扔进COMSOL的函数调用器里配合参数化扫描美滋滋。具体实现细节可以参考案例6的模型文件。参考文献就挑几个必看的[1] Gusynin的经典Kubo推导[5] 斯坦福组2018年的太赫兹实验还有[7]里那个惊艳的六边形超构表面设计。这些paper的仿真方法在案例文件里都能找到对应实现。