基于无序结构及重掺杂半导体超材料吸收体的研究

发布时间：2021-03-09 18:40

　　光或者电磁波在人类社会发展中一直占据着举足轻重的地位。随着现代科学与技术的进步,人们对光子的调控达到了崭新的高度。其中,如何实现对光子完全吸收一直是光子调控基础与应用研究关键目标之一。近年来,利用等效介质理论的人工亚波长结构形成的超材料完美吸收体已经受到广泛关注,并在能量收集、Raman光谱增强、非线性光学、传感器、热探测器、隐身技术、选择性热辐射体、成像技术、通信等领域展现了显著的作用和巨大的应用潜力。通常,超材料吸收体是利用贵金属亚波长周期性结构来实现对光子完全吸收。然而,构造亚波长周期性结构,尤其是可见波段的亚波长结构只有数十纳米尺寸,需要特殊技术工艺,一定程度上制约了超材料吸收体的大面积、低成本的制造。此外,超材料吸收体基于等离激元共振产生完美吸收作用,一般需要贵金属去满足等离激元共振的条件,而贵金属介电函数不可调,限制了非结构性调控和应用的发展。本论文围绕超材料吸收体和等离激元耦合效应,研究突破上述两方面限制的可行性,分别利用无序结构和重掺杂半导体在可见到近红外波段实现了完美吸收效应,通过关联等离激元耦合与自由电子定向运动研究无序结构以及重掺杂半导体中的等离激元耦合效应。本论... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)上海市

【文章页数】：111 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 表面等离激元
    1.2 等离激元材料研究
    1.3 电磁超材料
    1.4 等离激元超材料吸收体
        1.4.1 超材料吸收体发展状况
        1.4.2 超材料吸收体的原理及应用
    1.5 其他类型吸收体
    1.6 本论文的研究意义与与主要研究内容
        1.6.1 研究意义
        1.6.2 主要研究内容
2 可见波段无序超材料吸收体的研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料、生长设备和表征手段
        2.2.2 制备步骤
    2.3 结果与分析
        2.3.1 实验优化及参数摸索
        2.3.2 Au NPs/Zn O/Ag结构形貌的表征
        2.3.3 Au NPs/Zn O/Ag结构的光学性质表征及分析
    2.4 衬底选择性研究
    2.5 无序超材料吸收体理论模型
    2.6 本章小结
3 可见波段倒置结构超材料吸收体的研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料、生长设备和表征手段
        3.2.2 制备步骤
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 实验优化及参数摸索
        3.3.2 反向Au NPs/Al2O3/Metal film结构性质表征及分析
    3.4 金属薄膜对等离激元耦合的调控作用
    3.5 本章小结
4 重掺杂半导体超材料吸收体的研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料、生长设备和表征手段
        4.2.2 制备步骤
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 理论分析
        4.3.2 AZO薄膜光学和电学性质研究
        4.3.3 AZO/Zn O多层周期性薄膜光学性质研究
    4.4 Drude模型下AZO中等离激元耦合作用研究
        4.4.1 AZO颗粒/介质层/薄膜之间耦合作用研究
        4.4.2 AZO/Zn O多层周期性薄膜之间耦合作用研究
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
附录A
附录B
附录C
作者简介及攻读学位期间主要成果



本文编号：3073291