本文關(guān)鍵詞：多孔結(jié)構(gòu)與粗糙表面輻射偏振特性的數(shù)值模擬

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【摘要】：由于微結(jié)構(gòu)表面的幾何尺度和入射波長(zhǎng)相接近,會(huì)產(chǎn)生微尺度效應(yīng),因此需求解Maxwell方程組來(lái)獲得其輻射偏振特性,過(guò)去微結(jié)構(gòu)的研究重點(diǎn)在于化學(xué)制備的方法以及能量傳播等方面。本文主要研究了多孔結(jié)構(gòu)與粗糙表面的輻射偏振特性。重點(diǎn)研究了金屬納米球孔陣列結(jié)構(gòu)的輻射偏振特性及光譜橢偏法測(cè)量中基于有效介質(zhì)理論的等效粗糙度層模型對(duì)粗糙表面修正效果的評(píng)估文中用基于Maxwell方程組的時(shí)域有限差分法研究了金屬納米球孔陣列結(jié)構(gòu)的光譜輻射特性。計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn),正入射的情況下,金屬鎳納米球孔陣列結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.2~0.8μm時(shí),在入射波長(zhǎng)為0.2~2.0μm的范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)吸收峰,并且,吸收峰的位置,強(qiáng)度及波段寬度與空腔直徑、金屬填充高度、入射角、偏振角這些因素有關(guān)。此外,文中還分析了溫度對(duì)金屬鎢納米球孔陣列結(jié)構(gòu)的輻射特性的影響。金屬鎳納米球孔陣列結(jié)構(gòu)能量吸收的分布主要集中在結(jié)構(gòu)的上表面,尤其是孔口附近。在實(shí)際應(yīng)用中,針對(duì)目標(biāo)波段,可以通過(guò)調(diào)節(jié)空腔直徑、填充高度、入射角及偏振角等因素,調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的輻射特性,優(yōu)化目標(biāo)波段內(nèi)的光譜吸收率,這在熱光伏系統(tǒng)、能量吸收等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。此外,文中分析了金屬鎳納米球孔陣列結(jié)構(gòu)的橢偏特性隨空腔直徑的變化規(guī)律。在光譜橢偏法測(cè)量中,通常用等效粗糙度層模型對(duì)光學(xué)常數(shù)進(jìn)行修正,以消除表面粗糙度對(duì)結(jié)果的影響。本文用基于Maxwell方程組的時(shí)域有限差分法與基于有效介質(zhì)理論的等效粗糙度層模型兩種方法,分別計(jì)算隨機(jī)粗糙表面的橢偏參數(shù),以時(shí)域有限差分法的結(jié)果作為基準(zhǔn),比較兩種方法計(jì)算結(jié)果的偏差值,分析光譜橢偏法中等效粗糙度層模型的修正效果。結(jié)果表明,在其他條件不變的情況下,均方根粗糙度越大,等效粗糙度層模型準(zhǔn)確性越低,修正效果越差,且入射波長(zhǎng)越小,這種影響越明顯。入射角越接近布儒斯特角,等效粗糙度層模型的準(zhǔn)確性越低,修正效果越差,且介質(zhì)的k值越小,這種影響越明顯。文中發(fā)現(xiàn),自相關(guān)長(zhǎng)度?=0.5?m時(shí),等效粗糙度層模型的準(zhǔn)確性最高。在光譜橢偏法測(cè)量中用等效粗糙度層模型對(duì)光學(xué)常數(shù)進(jìn)行修正時(shí),本文的計(jì)算結(jié)果可以對(duì)此模型的修正效果提供一個(gè)參考。
【關(guān)鍵詞】：納米球孔陣列結(jié)構(gòu) 粗糙表面 時(shí)域有限差分法 等效粗糙度層 輻射特性 橢偏參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 多孔結(jié)構(gòu)的輻射特性10-11
• 1.2.2 表面粗糙度對(duì)橢偏特性的影響11-13
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 第2章 輻射特性及橢偏參數(shù)的數(shù)值模擬方法15-20
• 2.1 Maxwell方程組及本構(gòu)關(guān)系15
• 2.2 時(shí)域有限差分法基本原理15-17
• 2.2.1 時(shí)間與空間離散間隔的穩(wěn)定性要求16
• 2.2.2 吸收邊界條件16-17
• 2.3 輻射特性的計(jì)算17-18
• 2.4 橢偏參數(shù)的計(jì)算18-19
• 2.5 本章小結(jié)19-20
• 第3章 金屬納米球孔陣列結(jié)構(gòu)的輻射偏振特性20-38
• 3.1 金屬納米球孔陣列結(jié)構(gòu)模型20-21
• 3.2 收斂性驗(yàn)證21
• 3.3 金屬納米球孔陣列結(jié)構(gòu)的光譜輻射特性21-33
• 3.3.1 空腔直徑的影響21-24
• 3.3.2 填充高度的影響24-28
• 3.3.3 入射角的影響28-30
• 3.3.4 溫度的影響30-33
• 3.4 能量吸收的分布33-35
• 3.5 金屬鎳納米球孔陣列結(jié)構(gòu)的橢偏特性35-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 第4章 橢偏測(cè)量中等效粗糙度層的修正效果38-57
• 4.1 等效粗糙度層模型39-41
• 4.2 時(shí)域有限差分法網(wǎng)格收斂性驗(yàn)證41-42
• 4.3 等效粗糙度層模型對(duì)粗糙表面的修正效果42-55
• 4.3.1 均方根粗糙度的影響43-44
• 4.3.2 自相關(guān)長(zhǎng)度的影響44-46
• 4.3.3 介質(zhì)k值的影響46-52
• 4.3.4 入射角與波長(zhǎng)的影響52-55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果63-65
• 致謝65

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本文編號(hào)：709440