基于表面等離激元納米顆粒的高效寬帶吸收體.pdf

1、吸波材料作為吸收電磁波的一類功能材料，在現(xiàn)代信息時(shí)代具有非常廣泛的應(yīng)用，尤其在太陽(yáng)能電池、熱光伏收集系統(tǒng)等領(lǐng)域，一個(gè)高效寬帶的吸收體起到至關(guān)重要的作用。近年來(lái)，基于金屬納米顆粒的吸波結(jié)構(gòu)因其高效的吸收率和新穎的吸收機(jī)理成為了研究熱點(diǎn)。本文主要研究了一種基于表面等離激元納米顆粒的吸波結(jié)構(gòu)。
　　本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)窄帶吸收體金屬-介質(zhì)-金屬結(jié)構(gòu)的改良，把表面的金屬膜換為了不同尺寸的金屬納米顆粒層，最終實(shí)現(xiàn)了寬譜吸收，這主要是因?yàn)椴煌叽绲?/p>

2、金屬納米顆粒激發(fā)了不同波段的表面等離激元共振。本文研究了不同金屬納米顆粒層厚度和不同介質(zhì)層厚度對(duì)吸收性能的影響。具體規(guī)律為：當(dāng)保持介質(zhì)層厚度不變，樣品的吸收率隨金屬納米顆粒層厚度的增加呈先增加后又減小的趨勢(shì)；當(dāng)固定金屬納米顆粒層的厚度，增加介質(zhì)層厚度時(shí)，其吸收峰和吸收谷向長(zhǎng)波段移動(dòng)。此外，本文研究了本底真空度對(duì)吸收性能的影響，當(dāng)本底真空度較低時(shí)，樣品的吸收率反而比高真空度條件下制備的高。通過(guò)對(duì)以上參數(shù)的調(diào)節(jié)，最終得到了最優(yōu)的吸收結(jié)構(gòu)，即

3、在低本底真空度下，當(dāng)金屬納米顆粒層的厚度為6 nm，介質(zhì)層的厚度為80 nm時(shí)，在300~1100 nm波段范圍內(nèi)，樣品的總吸收效率可以達(dá)到93％，且對(duì)角度不敏感。在理論方面，本文應(yīng)用仿真軟件COMSOL進(jìn)行了模擬計(jì)算，當(dāng)保持介質(zhì)層厚度不變，只改變納米顆粒層厚度時(shí)，得到了和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致的吸收規(guī)律。值得一提的是，該結(jié)構(gòu)利用磁控濺射自由沉積所制備，方法簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，在實(shí)際應(yīng)用中有很大的潛力。
　　本文也研究了具有多個(gè)周期的金屬納