表面等離子體聚焦調(diào)制及增強太陽能電池吸收研究.pdf

1、金屬表面等離子體（surface plasmon）,是目前納米光子學中最引人注目的應(yīng)用研究方向；借助于金屬界面，或者金屬納米結(jié)構(gòu)，它可以將電磁場高度局限在納米尺度的范圍之內(nèi)，使得光近場區(qū)域場強得到大幅度的提高；表面等離子體激元（SPPs）和局域表面等離子體（LSP）分別是其中的兩個組成部分。理論上，利用SPPs的傳播特性，可以開發(fā)出亞波長尺寸的光子器件；而利用LSP的場局限作用，可以將發(fā)散的電磁能量高度匯聚在金屬納米結(jié)構(gòu)的近場區(qū)域?；?/p>

2、這兩方面的特性，本論文分別進行了兩種應(yīng)用研究：
　　1.為了研究遠場超聚焦的可能，本論文研究了基于納米孔結(jié)構(gòu)的銀薄膜等離子體透鏡聚焦模型；調(diào)查了銀薄膜的厚度對這種透鏡聚焦效果的調(diào)制作用。利用時域有限差分法（FDTD），論文中分別計算和分析了一系列厚度的銀薄膜透鏡的光聚焦特性。仿真結(jié)果表明：一方面，由于SPPs的作用，該平板結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)光聚焦，而且聚焦強度很高；另一方面，不同的銀薄膜厚度，會得到不同的聚焦效果；增加銀薄膜的厚度，會使

3、得該透鏡的焦距從近場，逐漸推移到遠場；近場焦斑尺寸可以達到波長以下，而遠場焦斑的大小略大于一個波長。
　　2.為了提高有機物薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，論文中考察了一種內(nèi)嵌有金屬納米粒子的復合型有機物太陽能電池材料。借助三維的電磁波仿真軟件，文中建立了金屬-有機物混合薄膜結(jié)構(gòu)；并且通過仿真計算，對比分析了金屬粒子陣列對太陽能電池的光子吸收效率的影響。數(shù)據(jù)表明，由于LSP的共振效應(yīng)，金屬納米粒子可以起到光子吸收的增強作用；在材料中