金屬光子晶體薄板的超強(qiáng)透射及低維納米結(jié)構(gòu)中聲子輸運(yùn)研究.pdf

1、金屬光子晶體平板的增強(qiáng)傳輸效應(yīng)，是法布里腔的波導(dǎo)共振效應(yīng)和金屬光子晶體平板在表面上的周期性共同作用引起表面等離子體共振，從而提高了電磁波的傳輸?shù)慕Y(jié)果。基于其在濾波器件方面的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了在特定頻段上的金屬光子晶體平板結(jié)構(gòu)。超晶格、量子阱和量子線(xiàn)等低維納米結(jié)構(gòu)的材料具有新穎的物理性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用前景，已成為凝聚態(tài)物理和材料科學(xué)中的研究熱點(diǎn)，受到越來(lái)越多的關(guān)注。與此同時(shí)，納米制備和加工技術(shù)的迅速發(fā)展，要求更深入地了解納米器件、結(jié)構(gòu)和材料的性質(zhì)

2、。本文對(duì)金屬光子晶體平板的增強(qiáng)傳輸及低維納米結(jié)構(gòu)中的聲子輸運(yùn)性質(zhì)兩個(gè)方面作了有益的探索，并獲得一些有意義的結(jié)果。其主要工作如下： 1.用全矢量的三維FDTD方法，分析了金屬光子晶體平板的等離子體波增強(qiáng)傳輸效應(yīng)。除了法布里腔的波導(dǎo)共振效應(yīng)外，還有金屬光子晶體平板在表面上的周期性結(jié)構(gòu)也會(huì)引起表面等離子體共振從而提高了電磁波的傳輸。這種增強(qiáng)效應(yīng)來(lái)自于兩個(gè)不同的共振機(jī)制：局域的法布里腔的等離子體波波導(dǎo)共振以及由周期性引起的等離子體共振。

3、分別通過(guò)零階傳輸以及+1和-1階等的衍射來(lái)研究這兩種共振機(jī)制的，運(yùn)用點(diǎn)群理論分析了不同結(jié)構(gòu)中的這兩個(gè)不同共振頻率的場(chǎng)分布以及傳輸譜的峰位特性。 2.采用散射矩陣方法，研究了低溫下異側(cè)雙封閉端量子波導(dǎo)中聲學(xué)聲子的輸運(yùn)和熱導(dǎo)性質(zhì)。結(jié)果表明：每個(gè)聲子模的閾值頻率依賴(lài)于封閉端線(xiàn)的高度；由于兩端線(xiàn)之間的耦合影響，熱導(dǎo)隨兩端線(xiàn)之間寬度的變化呈現(xiàn)出振蕩衰減的行為：另外，端線(xiàn)的寬度和高度對(duì)熱導(dǎo)有著顯著的影響。 3.研究了低溫下，雙凹陷端

4、對(duì)量子波導(dǎo)中的聲學(xué)聲子輸運(yùn)和熱導(dǎo)的影響，并且與異側(cè)雙突起端結(jié)構(gòu)中的透射和熱導(dǎo)進(jìn)行了比較。發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象：(1)隨著凹陷端端線(xiàn)h(h≤10nm)的增高，量子波導(dǎo)中的聲子透射系數(shù)迅速降低，由于較高的凹陷端線(xiàn)增強(qiáng)了量子波導(dǎo)中的聲子的反射，零模的聲子透射系數(shù)曲線(xiàn)中出現(xiàn)了較寬的禁止頻帶；(2)隨著端線(xiàn)的增高雙凹陷端量子波導(dǎo)中的熱導(dǎo)迅速降低，而雙凸起端量子波導(dǎo)中的熱導(dǎo)降低較為緩慢；(3)聲子透射系數(shù)與熱導(dǎo)K/T對(duì)兩凹陷端之間的寬度L變化都非常