寬尺度完美吸收材料及其應(yīng)用研究.pdf

1、從上個世紀開始，納米科技得到了迅速的發(fā)展。近來，在光學(xué)領(lǐng)域中我們將目光聚集在了特異性材料和表面等離子體上面。特異性材料與傳統(tǒng)材料不同，在自然界中我們無法找到這類材料。完美吸收材料是特異性材料的一個重要分支，因為這類材料在工作波段內(nèi)對入射電磁波的響應(yīng)表現(xiàn)出完美吸收的特性，所以讓很多科學(xué)家的眼球聚焦在了它們上面。完美吸收材料的工作波長已經(jīng)從紅外波段發(fā)展到了可見光波段，從單波段發(fā)展到了兩個波段、三個波段甚至寬波段?？茖W(xué)家研究完美吸收材料的動機

2、最初來源于微波領(lǐng)域，這是由于完美吸收材料可以提高雷達的性能并且能夠減小雷達的反射從而使物體達到隱藏自身的目的。因此，這類材料可以運用于軍事上?，F(xiàn)在，電磁波完美吸收材料不僅被應(yīng)用在軍事上還被應(yīng)用到了民事上，例如黑體輻射、生物傳感、光伏和空間光調(diào)制器等。
　　在這篇論文中，利用時域有限差分（FDTD）算法我們詳細地介紹了正六棱柱陣列、四個正六棱柱形成一個周期的陣列、圓環(huán)嵌套陣列這三種周期性結(jié)構(gòu)。基于金屬-電解質(zhì)-金屬方案設(shè)計的完美吸收

3、材料通常由三層組成.最上層的周期性陣列與入射電磁波相互作用產(chǎn)生局域等離子體共振，用這樣的方式可以將入射電磁波的能量局限在結(jié)構(gòu)體內(nèi)。中間的電解質(zhì)層通常是由高損耗材料填充，用于吸收共振能量。底層充當反射板的作用以阻止入射電磁波的透射，因此這層金屬的厚度必須大于它們的趨膚深度。在未來的研究中，設(shè)計出高吸收、寬波段、寬入射角和極化免疫的完美吸收材料是我們的一個重要目標。
　　我們所設(shè)計的正六棱柱陣列是一種新穎的光吸收材料，它具有制作尺寸靈

4、活、對入射光的響應(yīng)表現(xiàn)出的特性等優(yōu)點。我們利用FDTD Solutions仿真軟件分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對吸收率和吸收波長的影響。另外，當正六棱柱外接圓的半徑從280納米增加到400納米的過程中，吸收峰從兩個增加到了三個。令我們驚奇的是，第一個吸收峰幾乎不會隨著結(jié)構(gòu)尺寸的增大而發(fā)生紅移，這在未來的應(yīng)用中可能存在很大的價值。為了得到寬波段的完美吸收材料，我們將幾個不同尺寸的正六棱柱有規(guī)律地排列在一個單元中，用這種方法我們得到了寬波段的吸收材料。另