本文關鍵詞：納米結構光學模式及其在光電器件中的應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學》 2015年

納米結構光學模式及其在光電器件中的應用研究

張旭霖  

【摘要】：隨著微納加工制備技術的發(fā)展，光電器件的尺寸越來越小，達到納米量級。納米器件由于其尺寸小的優(yōu)勢，具備內稟的高速、低功耗等特點，因此獲得了廣泛的研究。但是，器件尺寸的減小帶來了光與物質相互作用減弱的問題，會影響器件的性能，比如探測器的探測靈敏度，光伏器件的光吸收效率等。解決這個問題的關鍵是研究如何調控光在納米光電器件中的傳播分布。納米結構會支持一些光學模式本征態(tài)，在形成模式共振時，光與物質的相互作用會大大增強，有利于提高器件的工作性能。本論文的工作從納米結構支持的光學模式出發(fā)，研究模式特點和調控方式，并把這些光學模式（包括表面等離激元，光學塔姆態(tài)等）應用到納米光電器件中（包括薄膜太陽能電池，有機電致發(fā)光器件等），用于提高器件的性能。取得的研究成果主要包括以下幾個方面： （1）理論上研究納米結構光學模式的色散特性：研究了金屬/介質交替分布的多層結構的模式色散關系，發(fā)現了一種模式損耗極小的超長程表面等離激元模式，并設計了基于該模式的液體折射率傳感器；研究了金屬/布拉格反射鏡（DBR）結構的模式色散關系，發(fā)現了一種具有高模場束縛性的消逝光學塔姆態(tài)，并探討了其在調制器上的可能應用；研究了消除微腔模式角度色散的方法，提出使用具有各向異性介電常數的超材料做反射鏡，可以依靠其表面的奇異反射相位，構造無角度色散的微腔模式。 （2）理論上研究薄膜太陽能電池的光束縛機制：提出將光學塔姆態(tài)引入到薄膜太陽能電池中，提高有源層的光吸收，并比較該機制與傳統(tǒng)的微腔模式機制，發(fā)現對于平板器件二者具有可比擬的光吸收性能，而對于光柵器件，光學塔姆態(tài)機制的光吸收性能更好；提出光學塔姆態(tài)與微腔模式耦合增強薄膜太陽能電池光吸收性能的機制；提出基于高吸收超薄膜抗反射諧振態(tài)增強薄膜太陽能電池光吸收性能的機制。 （3）理論設計并實驗研究有機電致發(fā)光器件的光耦合輸出機制：研究光柵高度效應對有機電致發(fā)光器件電致發(fā)光譜的影響；提出光學塔姆態(tài)與微腔模式的強耦合機制，用于頂發(fā)射白光有機電致發(fā)光器件，穩(wěn)定其白光質量，改善其角度效應，提高其器件效率。 （4）從多極子的角度研究光學模式，理論上研究作用在環(huán)形偶極結構上的光力，，通過引入一些概念包括原始多極子，不可約多極子和歸一化多極子，分別在基于次級電荷電流分布和基于矢量球諧函數的多極子展開方法下，解釋了光力的來源及環(huán)形多極子在多極子展開中的作用。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN383.1;TN15
【目錄】：

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本文編號：181074