金银核壳纳米结构超表面光吸收性能研究

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超材料吸收器的原理是当电磁波照射到物体上时,通过调节结构形状、大小、间距等参数使物体表面的阻抗与自由空间相匹配,减少了物体表面的反射和透射,实现光吸收。基于表面等离子体共振效应,已经在微波、可见光、红外、太赫兹等频段的单波段、双波段及超宽波段实现了吸收,其在生物医学传感、探测器、太阳能电池等方面的应用备受关注。目前超材料吸收器的发展趋势是设计结构简单超薄高效率的可调单波段或超宽波段超材料吸收器。本文基于表面等离子共振效应,对不同金银核壳纳米结构超表面的光吸收性能进行了研究,使用时域有限差分算法进行数值模拟仿真,分析影响其光吸收性能的因素。首先,构建了金银核壳纳米立方体面对面阵列超表面结构模型,研究了镜像、镜面层厚度、介电层厚度、粒子间距、银壳厚度以及入射光偏振角度对其光吸收性能的影响,发现镜像近场耦合可以有效增加吸收,并且优化参数可实现在可见光范围内双波段的完美吸收。其次,构建了金银核壳纳米长方体超表面、金银核壳纳米圆柱体超表面和金银核壳纳米立方体对角阵列超表面结构模型,分析研究了影响它们光吸收性能的参数。最后比较了不同金银核壳纳米结构超表面的光吸收性能,得出金银核壳纳米结构超表面的光吸收性能具有可调性,为可见光波段的超材料吸收器提供了一个新的方向。可以通过人为控制纳米结构的形状、尺寸大小、粒子间距等参数,实现对金银核壳纳米结构超表面光吸收性能的精准调控,实现特定频谱的完美吸收;通过改变阵列周期单元的结构,可以实现这为实现超薄可调控的吸收器提供了一个新的思路,同时也对发展新型柔性材料具有一定的理论指导意义。
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