表面等離子體聚焦調(diào)制及增強(qiáng)太陽(yáng)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(xué)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(chǎng)高度局限在納米尺度的范圍之內(nèi)，使得光近場(chǎng)區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)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(gè)組成部分。理論上，利用SPPs的傳播特性，可以開(kāi)發(fā)出亞波長(zhǎng)尺寸的光子器件；而利用LSP的場(chǎng)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(chǎng)區(qū)域。基于

2、這兩方面的特性，本論文分別進(jìn)行了兩種應(yīng)用研究：
　　1.為了研究遠(yuǎn)場(chǎng)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(duì)這種透鏡聚焦效果的調(diào)制作用。利用時(shí)域有限差分法（FDTD），論文中分別計(jì)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(qiáng)度很高；另一方面，不同的銀薄膜厚度，會(huì)得到不同的聚焦效果；增加銀薄膜的厚度，會(huì)使

3、得該透鏡的焦距從近場(chǎng)，逐漸推移到遠(yuǎn)場(chǎng)；近場(chǎng)焦斑尺寸可以達(dá)到波長(zhǎng)以下，而遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑的大小略大于一個(gè)波長(zhǎng)。
　　2.為了提高有機(jī)物薄膜太陽(yáng)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(fù)合型有機(jī)物太陽(yáng)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(jī)物混合薄膜結(jié)構(gòu)；并且通過(guò)仿真計(jì)算，對(duì)比分析了金屬粒子陣列對(duì)太陽(yáng)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(qiáng)作用；在材料中