復合結(jié)構(gòu)金屬納米薄膜電磁傳輸特性研究.pdf

1、金屬光學是現(xiàn)代光學的核心技術之一。隨著納米科技和近場光學的發(fā)展，各種微小尺度金屬結(jié)構(gòu)被研究，并廣泛應用于各個領域，如光電集成、化學生物監(jiān)測、光的控制與傳導、新型光源，以及納米薄膜太陽能電池等領域。特別在當前全球能源危機的大環(huán)境下，由于周期性金屬結(jié)構(gòu)獨特的異常光傳輸現(xiàn)象的存在，有可能制造出光效率高于目前主流技術數(shù)倍的新型光源，具有非常廣闊的應用前景，同時該技術在軍事隱身材料等方向也得到應用。新能源的開發(fā)利用是當今世界最關注的熱點問題之一，

2、太陽能電池的研制已經(jīng)是目前世界研究的新課題，如何能提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)成為許多科學研究者特別關注的問題。在納米薄膜太陽能電池中，周期性金屬結(jié)構(gòu)起到了至關重要的作用，由于金屬的特殊的光學特性，通過改變和調(diào)整金屬納米薄膜太陽能電磁的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以找出各種參數(shù)變量對太陽能電池的影響作用，并且可以大幅度的提高納米薄膜的電磁波穿透效率，從而為提高納米薄膜太陽能電磁的轉(zhuǎn)換效率提供可靠的理論和數(shù)據(jù)依據(jù)。結(jié)合仿真軟件，通過理論分析和數(shù)值仿真模擬

3、，為光學器件設計提供了很大的理論支持，并且可以大大降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期，仿真分析已成為現(xiàn)代光電研發(fā)中必不可少的環(huán)節(jié)。
　　 根據(jù)以上問題，本文做出以下幾個方面的探討研究工作：
　　 (1)、簡單介紹了一下太陽能電池目前國內(nèi)外的研究狀況和太陽能電池的發(fā)展未來，太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)，以及薄膜太陽能電池研制的重要性。這是論文后面部分進行理論和實驗分析的必要的前提。
　　 (2)、利用電磁波傳輸?shù)霓D(zhuǎn)移矩陣理論進行理

4、論推算，對電磁波在各分層薄膜中的傳輸進行系統(tǒng)的分析，這種方法簡單易行。通過特性矩陣來研究分析電磁波穿透多層介質(zhì)薄膜時的透射率和反射率問題[1］。這為后續(xù)計算仿真研究和數(shù)據(jù)分析提供理論依據(jù)。
　　 (3)、金屬特殊的光學特性，使得在金屬和介質(zhì)的界面處，在電磁波的照射下，會激發(fā)出表面等離子波，并且在界面中可以有效的傳輸表面等離子波，而夾在兩種介質(zhì)中間的金屬薄膜可以傳輸長程表面等離子波。他們具有獨特的性質(zhì)，如有效折射率的存在范圍較大，

5、具有很強的場強增強效應。金屬介質(zhì)不僅在集成的光學電子學領域，而且在分線性的光學，生物學，和分子學等領域獲得日益廣泛的應用。
　　 (4)、構(gòu)造Si/Ag/Si復合結(jié)構(gòu)薄膜，通過電磁理論計算分析電磁波在復合結(jié)構(gòu)薄膜中傳輸特性進行研究。并對電磁波穿透過程中呈現(xiàn)的許多新穎的特征進行了認真的分析和探討。其中由于金屬的特殊的光學特性，能夠在一定條件下激勵出表面等離子體激元，引起共振現(xiàn)象，并且和入射電磁波的耦合導致了透射的增強效應。其中改變

6、金屬板厚度、孔的大小、襯底介質(zhì)、孔中填充的介質(zhì)和改變孔陣列的周期，以及電磁波入射角等因素，這都對孔陣列的透射率產(chǎn)生很重大的影響。本文的研究結(jié)果對深入理解金屬納米薄膜亞波長孔陣列的透射增強特性具有指導意義。
　　 (5)金屬納米薄膜亞周期孔陣列的電磁波垂直透射的特性研究。依據(jù)Maxwell方程，從波動方程出發(fā)，利用介質(zhì)薄膜的邊界條件，進行理論計算，借助MATLAB數(shù)據(jù)仿真軟件，假設不同于上面的薄膜結(jié)構(gòu)，改變結(jié)構(gòu)的各種參數(shù)，進行數(shù)據(jù)