復(fù)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(xué)是現(xiàn)代光學(xué)的核心技術(shù)之一。隨著納米科技和近場光學(xué)的發(fā)展，各種微小尺度金屬結(jié)構(gòu)被研究，并廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如光電集成、化學(xué)生物監(jiān)測、光的控制與傳導(dǎo)、新型光源，以及納米薄膜太陽能電池等領(lǐng)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(shù)數(shù)倍的新型光源，具有非常廣闊的應(yīng)用前景，同時該技術(shù)在軍事隱身材料等方向也得到應(yīng)用。新能源的開發(fā)利用是當今世界最關(guān)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(xué)研究者特別關(guān)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(guān)重要的作用，由于金屬的特殊的光學(xué)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(xué)器件設(shè)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(xué)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(yīng)。金屬介質(zhì)不僅在集成的光學(xué)電子學(xué)領(lǐng)域，而且在分線性的光學(xué)，生物學(xué)，和分子學(xué)等領(lǐng)域獲得日益廣泛的應(yīng)用。
　　 (4)、構(gòu)造Si/Ag/Si復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜，通過電磁理論計算分析電磁波在復(fù)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(xué)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(dǎo)致了透射的增強效應(yīng)。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(dǎo)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(shè)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)