六方氮化硼（Hexagonal boron nitride）是一種天然雙曲材料,相較于金屬或人工合成的雙曲超材料,擁有更良好的光學響應和更低的光損耗。離子晶體可以在太赫茲到中紅外區(qū)間與入射電磁波發(fā)生耦合,產生聲子極化子,進而擁有特殊的光學性質。本論文設計了由hBN與離子晶體AlN周期性排列形成hBN/AlN超材料結構,利用經典電磁理論研究了其光學透反射性質及古斯?jié)h欣位移,獲得以下主要結論:1.hBN/AlN超材料擁有四個剩余頻率帶,其中兩個主要來源于hBN薄膜,而另外兩個主要源于離子晶體AlN的影響。隨著主光軸與薄膜表面夾角?的增加,第Ⅰ類型剩余頻率帶中的反射峰、透射谷和吸收峰對應的頻率位置發(fā)生紅移,而在第Ⅱ類型剩余頻率帶中則發(fā)生藍移。研究發(fā)現,在hBN/AlN超材料中,hBN的填充率對透反射性質具有較強的影響。隨著hBN填充率的增加,第一剩余頻率帶內的反射峰與透射谷寬度在減小,反射率峰值降低;其余三個剩余頻率帶內透反射性質恰好與其相反,并且僅在由hBN引起的剩余頻率帶中,透反射率的波峰和波谷會跟隨填充率變化而發(fā)生頻率位置的移動。在hBN薄膜和hBN/Al N超材料的剩余頻率帶中透反射... 

【文章來源】：哈爾濱師范大學黑龍江省

【文章頁數】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

單軸各向異性晶體的結構示意圖和坐標系Fig.1-3Coordinatesystemandschematicstructureofuniaxialanisotropiccrystal

哈爾濱師范大學碩士學位論文6圖1-4離子晶體介電函數隨頻率變化，陰影部分代表剩余頻率帶。Fig.1-4Therelativepermittivityversusfrequencyfortheioniccrystal,thereststrahlenfrequencybandisindicatedbytheshadowregion.電磁波照射到離子晶體表面時，將在晶體內部激發(fā)橫向的電磁場，進而將會影響離子晶體內部光學支橫波震動，與光學聲子發(fā)生耦合產生聲子極化子[26,30-31]。當入射電磁波頻率與橫向光學支聲子頻率相近的時候，耦合很強，形成極化激元[27]，這決定了離子晶體的獨特光學特性。絕大多數的離子晶體都屬于絕緣體或半導體，它們引起光損耗的原因主要是聲子散射，所以相較于金屬和一些人工合成的雙曲超材料而言，離子晶體的光損耗也很小[26-30]。而且天然的離子晶體材料種類繁多，其剩余頻率帶位置可以分布在太赫茲到中紅外區(qū)域上[27,31]，所以對離子晶體的研究有很大的實際意義。本文中將會把離子晶體與天然雙曲材料六方氮化硼周期性的結合起來，結合后的超材料晶體的介電張量可以通過等效介質的方法計算出來。等效介質方法適用于特征尺寸與工作波長相當或更小的周期性結構材料。通過等效介質方法可得到周期性結構材料的等效介電張量或磁導率張量的表達式。本課題研究的是非磁性材料，所以下面簡單介紹一下等效介電函數張量的推導方法。

第一章緒論7圖1-5由兩種層狀介質組成的周期性超材料結構示意圖Fig.1-5Thestructurediagramoftheperiodicmetamaterialstructurecomposedoftwokindsoflayeredmedia如圖1-5所示，在選取介電函數分別為1和2的兩種材料組合成一個一維半無限大的復合晶體，設置兩種材料的厚度分別為1d和2d。設復合材料的等效電場強度為E-，等效電位移矢量為Dè-，在兩種材料內部，電場強度分別為1Eè”-和2E，電位移矢量為1Dh和2DH。由介質表面邊界條件可知，等效后的介質內部電場強度的平行分量和各個介質層內部的電場強度的平行分量相等，而垂直方向分量不連續(xù)。取兩個電介質層電場的平均量為等效垂直分量，即x1x2xE=E=E(110a)z1z2zE=E=E(110b)y11y22yE=fE+fE(110c)其中1f和2f為兩種介質的填充率，表達式為1112f=d/(d+d)和2212f=d/(d+d)。因為電位移在垂直界面分量是連續(xù)的，而平行于界面分量是不連續(xù)的，所以取兩個電介質層電位移的平均量為等效平行分量，即

【參考文獻】：
期刊論文
[1]非常偏振光在單軸晶體表面的反射-透射研究[J]. 宋哲,劉立人,周煜,劉德安.  光學學報. 2004(12)



本文編號：3599232