石墨烯ansys仿真
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
石墨烯ansys仿真的實例教程
模型預覽
ANSYS石墨烯三維幾何模型及網格劃分。
建模教程
采用CAD石墨烯生成器進行建模，并將模型導入ANSYS內，具體建模步驟如下。
1.CAD模型生成后將兩個圖層內容利用并集命令分別進行合并。
2.將球體圖層內容在原位置復制一份。
3.運用差集命令將紅色化學鍵與一份藍色原子進行差集操作。
4.將所有內容導出為iges格式。
5.將iges文件導入到ANSYS Workbench軟件內完成操作。
CAD石墨烯生成器
https://www.yqgqt.org.cn/post/1942609
展開 10，comsol超表面-仿真石墨烯 ￥2395
在之前兩篇帖子中介紹了仿真石墨烯的兩種方法
1，根據公式求解電導率，然后代入公式求解相對介電常數，最終處理成面材料。
2，根據公式求解電導率，然后代入公式求解相對介電常數，最終處理成體材料，用掃略網格剖分石墨烯節省計算量。
不管哪種方法，都要把電導率轉換為相對介電常數，但有的文章中并沒有給出石墨烯的厚度，而將電導率轉換為相對介電常數的公式中分母要輸入石墨烯厚度，那么該怎么辦呢？
此時可以選擇舍棄求相對介電常數，直接在comsol中設置石墨烯為表面電流密度，在這個設置中就只需要用到石墨烯的電導率，不需要石墨烯的厚度參數。
比如下面這篇文章《All-Optical AND, OR, and XOR Logic Gates Based on Coherent Perfect Absorption in Graphene-Based Metasurface at Terahertz Region》
基于石墨烯超表面相干完全吸收的全光與或或異或邏輯門.pdf
下面是我重復的結果展示（盡管文章給了石墨烯厚度，但沒給出從電導率到相對介電常數的公式，所以我把石墨烯處理成表面電流邊界條件）
粗看仿真結果一樣，細看就會發現有點不同。原因源自兩方面，1，作者用的FDTD，我用的comsol。2，為了節省時間，網格并沒有畫的很密。
本文的仿真難點
復現該文的難點在于，如下圖，有兩束光照射到超材料上，求SiO2表面上的石墨烯的吸收率。如何在comsol中設置兩束光，同時設置兩束光后，是用S參數去求吸收率嗎？可以去試試S參數求吸收率，看看會得到什么。如果不能用S參數求，那該怎么求吸收率？答案在下面的模型中
下面是付費內容，包含模型如下
展開 圖6是在石墨烯厚度為300 μm 的仿真結果圖。通過設置不同石墨烯厚度進行仿真，結果如圖8所示，其中橫坐標為石墨烯厚度，縱坐標為溫度。
圖5 無石墨烯LED仿真結果
圖6 石墨烯500 μm 時LED仿真結果
2.2 多顆燈珠的熱學仿真
同理，可以得出陣列式LED的仿真結果圖。圖8顯示的是4顆LED燈珠在無石墨烯時的模型仿真結果，可以得出結溫是109.557 ℃。圖9是在石墨烯厚度為300 μm 的仿真結果圖。通過設置石墨烯不同厚度下的仿真，結果如圖10所示，其中橫坐標為石墨烯厚度，縱坐標為溫度。
展開 在上一篇文章中，那個石墨烯電導率公式不帶積分號，有的文章中石墨烯電導率是帶積分號的。比如今天這篇文章《Tunable terahertz band-stop filter based on self-gated graphene monolayers with antidot arrays 》。
Tunable terahertz band-stop filter based on self-gated graphene monolayers with antidot arrays.pdf
文中給出石墨烯電導率公式如下
看到積分號，首先回會想到matlab。但其實不借助matlab，完全在comsol中也能處理這種積分號問題。觀察上面兩個積分式，發現積分上限為無窮，這說明被積分的在無窮遠處可能是收斂于0的。
下圖是（2）式中 被積分函數 與epsilon的關系。（uc=0eV,gamma=0.1meV）
下圖是（3）式中 被積分函數 與epsilon的關系。
看到上面兩幅圖，就不用怕那個積分號了。
下圖是我復現結果與原文對比
文章模型如下
在相對介電常數為epsilon1和epsilon2的介質基板，在epsilon1的介質板上下有石墨烯，石墨烯不是完整的，而是中間有個圓孔。太赫茲波垂直照下來，發現有一個很窄的吸收峰如上圖透射光譜dB所示。上圖是周期性結構的一個單元。
展開 <p>本案例設計了一雙層石墨烯/砷化鎵光柵結構，基于COMSOL軟件的半導體及相關模塊，模擬了石墨烯和砷化鎵之間的載流子分離和轉移異質結區域產生的電磁場分布，如圖1所示，并進一步分析得到不同波長下的吸收率曲線，如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202206/imgs/80019830f9304a1799118885f068db17.gif" alt="Untitled.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 電磁場仿真結果</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202206/imgs/47ce638fc01b4bf3972ae6a3aec043ea.png" alt="Untitled2.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖2 吸收率隨波長變化曲線</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作</p><p><br></p><p><br></p>
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采用CAD石墨烯生成器進行建模，并將模型導入ANSYS內，具體建模步驟如下。
1.CAD模型生成后將兩個圖層內容利用并集命令分別進行合并。
2.將球體圖層內容在原位置復制一份。
3.運用差集命令將紅色化學鍵與一份藍色原子進行差集操作
來源：研究與開發
作者：龔美 陳益民
單位：廣東工業大學
摘要：
<p>本案例設計了一雙層石墨烯/砷化鎵光柵結構，基于COMSOL軟件的半導體及相關模塊，模擬了石墨烯和砷化鎵之間的載流子分離和轉移異質結區域產生的電磁場分布，如圖1所示，并進一步分析得到不同波長下的吸收率曲線，如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202206/imgs/80019830f9304a1799118885f068db17.gif
在之前兩篇帖子中介紹了仿真石墨烯的兩種方法
1，根據公式求解電導率，然后代入公式求解相對介電常數，最終處理成面材料。
2，根據公式求解電導率，然后代入公式求解相對介電常數，最終處理成體材料，用掃略網格剖分石墨烯節省計算量。
不管哪種方法，都要把電導率轉換為相對介電常數，但有的文章中并沒有給出石墨烯的厚度，而將電導率轉換為相對介電常數的公式中分母要輸入石墨烯厚度，那么該怎么辦呢？
此時可以選擇舍棄求相對介電常數
在上一篇文章中，那個石墨烯電導率公式不帶積分號，有的文章中石墨烯電導率是帶積分號的。比如今天這篇文章《Tunable terahertz band-stop filter based on self-gated graphene monolayers with antidot arrays 》。
Tunable terahertz band-stop filter based on self-gated
