基于氮化钛的光学超材料吸波器研究

发布时间：2020-03-19 01:02

【摘要】：传统的惰性金属(Au、Ag)因其低电阻、高电导率的特点而被广泛应用于等离子和光学超材料器件中。然而,当Au和Ag工作在光波段时,其内部的某一自由电子吸收光子跃迁到费米表面后会造成巨大的带间损失和带内损失,这无疑增加了将超材料器件应用于实际的难度。此外,作为性质稳定的惰性金属,Au、Ag的加工也是超材料器件在实际使用中所要面临的问题,而氮化钛作为一种陶瓷材料,在光波段不会产生如惰性金属的带间损失和带内损失,同时,除了具备高于惰性金属的稳定性外,在实际加工中也比惰性金属来得容易。文献研究表明,氮化钛在光波段内可以表现出类金属性。从加工成本、光学特性等几个方面考虑,氮化钛可以作为传统惰性金属的替代物应用于实际的光学吸波结构中。本文以将氮化钛应用于光学超材料吸波器为目的,研究了氮化钛薄膜的制备工艺,借助COMSOL Multiphysics软件模拟了基于氮化钛的吸波器的吸波特性,将传统惰性金属和氮化钛在光波段的光学特性进行了对比,证实了氮化钛替代传统惰性金属的可行性,并设计了几种不同结构的基于氮化钛的光学吸波器。通过调整结构参数,研究了基于氮化钛的几种不同结构吸波器所表现出的光学吸收特性。通过仿真超材料吸波器中的电场分布图,分析了基于氮化钛的光学吸波器的吸波机理,其光学吸收特性源于其结构中的表面等离子共振,从而大大减弱了反射光的强度。相比于传统惰性金属,氮化钛在光波段具有类似于金、银的光学特性,甚至在某些方面表现更优;通过调整基于氮化钛的超材料的结构参数,可以调控该超材料在光波段的吸收效率。
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34

【参考文献】