本文關(guān)鍵詞：基于表面等離激元納米顆粒的高效寬帶吸收體，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：吸波材料作為吸收電磁波的一類功能材料,在現(xiàn)代信息時代具有非常廣泛的應(yīng)用,尤其在太陽能電池、熱光伏收集系統(tǒng)等領(lǐng)域,一個高效寬帶的吸收體起到至關(guān)重要的作用。近年來,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)。本文通過對傳統(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叽绲慕饘偌{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;當(dāng)固定金屬納米顆粒層的厚度,增加介質(zhì)層厚度時,其吸收峰和吸收谷向長波段移動。此外,本文研究了本底真空度對吸收性能的影響,當(dāng)本底真空度較低時,樣品的吸收率反而比高真空度條件下制備的高。通過對以上參數(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,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)行了模擬計算,當(dāng)保持介質(zhì)層厚度不變,只改變納米顆粒層厚度時,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周期的金屬納米顆粒層-介質(zhì)結(jié)構(gòu)的吸收體,當(dāng)N=4時,樣品的總吸收率為90%,且可以實(shí)現(xiàn)大角度吸收,在正入射時,樣品對偏振不敏感。最后,總結(jié)了全文,并對未來的工作提出了展望。
【關(guān)鍵詞】：吸波結(jié)構(gòu) 表面等離激元 金屬納米顆粒 吸收效率 寬譜
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 引言9
• 1.2 吸波材料概述9-15
• 1.2.1 吸波材料的吸收原理9-11
• 1.2.2 吸波材料的分類11-12
• 1.2.3 吸收體的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 表面等離激元概述15-17
• 1.3.1 表面等離激元15-16
• 1.3.2 表面等離激元在吸收體中的應(yīng)用16-17
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容與意義17-19
• 第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及仿真軟件介紹19-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹19-22
• 2.1.1 磁控濺射鍍膜設(shè)備的工作原理及結(jié)構(gòu)簡介19-21
• 2.1.2 電阻熱蒸鍍設(shè)備的工作原理簡介21
• 2.1.3 電子束蒸鍍設(shè)備的工作原理簡介21-22
• 2.2 測試設(shè)備介紹22-23
• 2.2.1 宏觀角分辨率光譜儀22
• 2.2.2 原子力顯微鏡22
• 2.2.3 掃描電子顯微鏡22-23
• 2.2.4 探針輪廓儀23
• 2.3 仿真方法介紹23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 第三章 單周期金屬納米顆粒層-介質(zhì)吸收體的性能研究25-41
• 3.1 單周期金屬納米顆粒層-介質(zhì)結(jié)構(gòu)的高效寬帶吸收體的性能研究25-29
• 3.1.1 吸收體的結(jié)構(gòu)及參數(shù)25
• 3.1.2 樣品的表面相貌表征25-26
• 3.1.3 樣品的吸收性能26-29
• 3.2 金屬納米顆粒層厚度對吸收性能的影響29-30
• 3.2.1 正入射時不同MNL厚度的吸收性能29
• 3.2.2 斜入射時不同MNL厚度的吸收性能29-30
• 3.3 本底真空度對吸收性能的影響30-35
• 3.3.1 低真空度時樣品的吸收性能30-33
• 3.3.2 低真空度時樣品的表面形貌特征33-35
• 3.4 介質(zhì)層厚度對吸收性能的影響35-36
• 3.4.1 正入射時不同介質(zhì)層厚度的樣品的吸收性能35
• 3.4.2 斜入射時不同介質(zhì)層厚度的樣品的吸收性能35-36
• 3.5 理論模擬36-39
• 3.5.1 金屬納米顆粒-介質(zhì)結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)構(gòu)37
• 3.5.2 金屬納米顆粒-介質(zhì)結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能37-39
• 3.6 本章小結(jié)39-41
• 第四章 多周期金屬納米顆粒層-介質(zhì)吸收體的性能研究41-47
• 4.1 樣品的制備41-42
• 4.2 不同周期樣品的吸收性能研究42-45
• 4.2.1 正入射時樣品的吸收效率42-43
• 4.2.2 吸收譜隨入射角變化的研究43-44
• 4.2.3 偏振對吸收性能的影響44-45
• 4.3 機(jī)理分析45-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 第五章 總結(jié)與展望47-49
• 參考文獻(xiàn)49-53
• 致謝53-55
• 碩士階段科研成果55

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1 杜松濤,熊貴光;復(fù)合金屬納米顆粒多孔硅的光學(xué)非線性特性[J];武漢大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版);2003年05期

2 何武強(qiáng),何寶林,陳益賢,廖小娟,劉漢范;溶劑穩(wěn)定的鈀金屬納米顆粒的制備[J];中南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2004年04期

3 杜天倫;楊修春;黃文e

本文編號：379715