电子激励表面等离极化激元的粒子模拟

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作者 刘腊群 张平 王辉辉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期66-69,共4页

采用极化电流微分方程,对贵金属中自由电子与外电场的共振过程进行描述。将该微分方程与麦克斯韦方程相结合,运用时域有限差分(FDTD)方法,在粒子PIC模拟软件CHIPIC3D的基础上,实现了电子激励表面等离极化激元(SPPs)的模拟。通过对100ke... 采用极化电流微分方程,对贵金属中自由电子与外电场的共振过程进行描述。将该微分方程与麦克斯韦方程相结合,运用时域有限差分(FDTD)方法,在粒子PIC模拟软件CHIPIC3D的基础上,实现了电子激励表面等离极化激元(SPPs)的模拟。通过对100keV电子平行于银薄膜表面运动、激励起表面等离极化激元的模拟,观测并分析了SPPs的场强及模式在银薄膜表面的分布,并验证了模拟结果的正确性。 展开更多

关键词 贵金属 时域有限差分法 粒子模拟 电子 表面等离极化激元

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基于表面等离激元的新型碲化铯光阴极研究

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作者 刘子硕 戴责已 +5 位作者 关家宝 刘兰忻 钟建华 姜增公 王纪科 聂元存 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2220-2227,共8页

目前已有研究将表面等离极化激元(SPPs)引入铜阴极和锑钾铯光阴极中,大幅提高其量子效率。碲化铯(Cs_(2)Te)光阴极是一种极佳的在紫外频段可应用于中高平均流强的光阴极材料,而常用贵金属介电函数在紫外频段过低无法满足SPPs激发要求。... 目前已有研究将表面等离极化激元(SPPs)引入铜阴极和锑钾铯光阴极中,大幅提高其量子效率。碲化铯(Cs_(2)Te)光阴极是一种极佳的在紫外频段可应用于中高平均流强的光阴极材料,而常用贵金属介电函数在紫外频段过低无法满足SPPs激发要求。本研究通过微纳光栅结构将SPPs引入Cs_(2)Te光阴极,形成局域增强场以提高光子吸收率,并调节光电子初始激发分布。为探索SPPs对Cs_(2)Te光阴极性能的影响,使用蒙特卡罗方法模拟引入SPPs前后光阴极的光电发射过程。结果表明,引入SPPs会导致光电子数量增加,从而显著提高Cs_(2)Te光阴极的量子效率约60%,且增加的光电子大多数分布于深层界面附近,在逃逸过程中各类碰撞概率增加,使发射度基本保持不变。 展开更多

关键词 碲化铯光阴极 紫外频段 表面等离极化激元 量子效率 热发射度

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极化激元(polaritons)与拉曼散射 被引量：2

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作者 程光煦 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2003年第1期82-124,共43页

在给出介质中的光 (电磁 )波与极化波混合作用而得出的极化激元方程、极化激元色散方程之后又讨论了相应的物理意义及相关的物理问题 ;获得极化激元的实验方法 ,接着还介绍和讨论了极化激元的拉曼散射。

关键词 极化激元 拉曼散射 表面极化激元 激子极化激元 等离激元-极化激元

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表面等离激元的操控：原理与研究进展 被引量：2

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作者 梅霆 杨东 +4 位作者 张辉 金桂 李浩 李一岑 朱凝 《华南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第2期1-11,共11页

近年来表面等离激元在物理学、生物学等领域的应用有非常显著的进展,针对表面等离激元在集成光路发展中的应用,重点介绍其传输、增益及传输损耗补偿、开关与调制等操控的原理与特性方面的最新研究进展.

关键词 表面等离激元 表面等离极化激元 光子集成回路 微纳光学

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表面等离激元研究新进展 被引量：88

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作者 王振林 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2009年第3期287-324,共38页

随着理论研究的深入和现代微加工技术的进步,对支持表面等离激元的金属微纳结构体系的研究已形成了一门新兴学科方向,即表面等离激元光子学。由于表面等离激元具有独特的光学特性,在数据存储、超分辨成像、光准直、太阳能电池、生物传... 随着理论研究的深入和现代微加工技术的进步,对支持表面等离激元的金属微纳结构体系的研究已形成了一门新兴学科方向,即表面等离激元光子学。由于表面等离激元具有独特的光学特性,在数据存储、超分辨成像、光准直、太阳能电池、生物传感器以及负折射材料等方面有着重要的应用前景,成为当前广受国内外学者重视的热点研究领域之一。本文对表面等离激元的特点、基本现象,以及其带来的新颖效应及其应用研究前景的最新发展进行了介绍。 展开更多

关键词 表面等离极化激元 局域表面等离激元共振 增强光透射 传感 超构材料 金属开口环 电偶极子共振 磁共振 负折射 超透镜 隐身 亚波长光波导 量子效应 波粒二象性

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基于复合光栅和梯度超表面的多功能器件设计

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作者 刘海 赵思怡 +7 位作者 陈聪 高鹏 戴耀威 赵佳明 万寅辉 路祥宇 王馨艳 李雷 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期55-65,共11页

设计了一种金属/介质/金属复合光栅与梯度超表面相结合的多功能器件。通过复合光栅的非对称结构实现光的非对称传输,当调制后的波矢量与表面等离极化激元的波矢量相匹配时,金属光栅激发的表面等离极化激元产生单波段光传输;通过梯度超... 设计了一种金属/介质/金属复合光栅与梯度超表面相结合的多功能器件。通过复合光栅的非对称结构实现光的非对称传输,当调制后的波矢量与表面等离极化激元的波矢量相匹配时,金属光栅激发的表面等离极化激元产生单波段光传输;通过梯度超表面实现光的异常反射。当x偏振态光波入射时,不同入射方向可在不同波段激发表面等离极化激元,由于上下光栅的不同周期和非对称的介质环境,光栅可分别在1128 nm和1550 nm处实现高透射率;另外在反向入射方向,该器件在1300~1400 nm整个波段表现为零吸收,反射率大于90%,可作为反射器。当y偏振态光波入射时,在反向入射方向器件通过相位梯度超表面实现异常反射。该结构可为各种偏振相关的多功能器件和集成光学元件提供参考。 展开更多

关键词 复合光栅 非对称传输 梯度超表面 表面等离极化激元 异常反射

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Al-Al_2O_3-Ni隧道结中的表面粗糙度效应

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作者 柳文军 蔡振生 +2 位作者 欧阳华 马晓翠 舒启清 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS 2004年第1期1-6,共6页

用真空蒸发镀膜法在光滑的玻璃基片和粗糙的CaF2薄膜表面上制备了Al Al2O3 Ni隧道结,观测了CaF2薄膜的表面粗糙度对隧道结伏安特性的影响,首次观测到这种界面粗糙结的光发射.采用梯形势垒模型计算伏安特性,并与实验伏安特性拟合,得到了... 用真空蒸发镀膜法在光滑的玻璃基片和粗糙的CaF2薄膜表面上制备了Al Al2O3 Ni隧道结,观测了CaF2薄膜的表面粗糙度对隧道结伏安特性的影响,首次观测到这种界面粗糙结的光发射.采用梯形势垒模型计算伏安特性,并与实验伏安特性拟合,得到了结的有效势垒参数.结果表明,与界面光滑的结比较,界面粗糙的结的有效势垒宽度较窄,有效势垒面积较小.这可归因为在粗糙的Al2O3表面投射式的沉积Ni原子时,在Al2O3 Ni界面留下了空隙.同时分析了结的发光机理,讨论了影响发光效率的因素. 展开更多

关键词 Al-Al2O3-Ni隧道结 表面粗糙度 发光 表面等离极化激元 真空蒸发镀膜法 巨磁电阻效应 薄膜

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Au纳米粒子二聚体-Au片耦合体系“热点”的尺寸效应

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作者 曾自强 张晨杰 +1 位作者 徐敏敏 姚建林 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期130-137,共8页

表面增强光谱“热点”效应一直是相关领域广受关注的主题,其中与尺寸和激发波长相关的动态“热点”转移效应的可控性是研究的重点和难点.本文利用有限元法(FEM)对Au纳米粒子球二聚体-Au片耦合体系进行了模拟计算,研究了激发波长和纳米... 表面增强光谱“热点”效应一直是相关领域广受关注的主题,其中与尺寸和激发波长相关的动态“热点”转移效应的可控性是研究的重点和难点.本文利用有限元法(FEM)对Au纳米粒子球二聚体-Au片耦合体系进行了模拟计算,研究了激发波长和纳米粒子尺寸对体系不同间隙处电磁场增强的影响.结果表明,该体系所拥有的两种等离激元共振模式的分离和位置与纳米尺寸密切相关,并且影响该耦合体系的“热点”分布.当纳米粒子尺寸为30 nm,激发波长范围为450~535 nm和670~950 nm时,两种等离激元共振模式以协同效应为主,“热点”主要存在于粒子与粒子间隙;随着纳米粒子球尺寸增加至85~105 nm,激发波长范围分别为670~695nm和725~755 nm时,两种等离激元共振模式之间开始出现竞争效应,发现“热点”由粒子与粒子间隙处转移至粒子与金片间隙处.该研究结果为“热点”转移调控提供了新思路. 展开更多

关键词 “热点” 表面等离极化激元 金纳米粒子二聚体 竞争效应 转移效应

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有限长金属纳米线调控纳米线波导的传输特性研究 被引量：1

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作者 庞绍芳 屈世显 +2 位作者 张永元 解忧 郝丽梅 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期22-26,32,共6页

基于有限元方法,通过改变有限长金属纳米线的长度、半径、介质有效折射率以及有限长金属纳米线和波导之间的距离,研究了有限长金属纳米线对纳米线波导传输特性的调控效果。结果表明:沿有限长金属纳米线长度方向,表面等离极化激元在两金... 基于有限元方法,通过改变有限长金属纳米线的长度、半径、介质有效折射率以及有限长金属纳米线和波导之间的距离,研究了有限长金属纳米线对纳米线波导传输特性的调控效果。结果表明:沿有限长金属纳米线长度方向,表面等离极化激元在两金属纳米线耦合区域内形成共振。随着有限长金属纳米线长度的增加,透射率逐渐减小,并呈周期性变化。随着金属纳米线半径和介质衬底有效折射率的增大,复合波导的透射率均相应增大。透射率与两根纳米线间距紧密相关,当金属纳米线取不同半径值,两根纳米线间距为20nm左右时透射率均达到最小值;当两根金属纳米线间距较大时,透射率不再明显变化。 展开更多

关键词 纳米线复合波导 表面等离极化激元 传输特性 有限元方法

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量子阱红外探测器双面金属光栅设计优化 被引量：1

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作者 周州 耿红艳 +4 位作者 刘杰涛 许斌宗 胡海峰 宋国峰 徐云 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期1375-1379,共5页

提出了一种增强量子阱红外探测器耦合效率的双面金属光栅结构。采用三维时域有限差分算法(3D-FDTD)对GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器双面结构金属光栅进行了仿真分析。通过对比不同周期、占空比、金属层厚度结构参数下探测器的电场分布及... 提出了一种增强量子阱红外探测器耦合效率的双面金属光栅结构。采用三维时域有限差分算法(3D-FDTD)对GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器双面结构金属光栅进行了仿真分析。通过对比不同周期、占空比、金属层厚度结构参数下探测器的电场分布及相对耦合效率,确定了4.8μm探测器优化的双面金属光栅结构。与顶部和底部单层金属光栅结构比较,双面金属光栅结构探测器相对耦合效率提高到3倍以上。探测器相对耦合效率随光栅周期变化的双峰曲线特性体现了双面金属光栅结构在双色量子阱红外探测器光耦合方面的潜力。同时该结构还可以应用于单色、双色及多色量子阱焦平面红外探测器。 展开更多

关键词 双面结构 金属光栅 量子阱红外探测器 表面等离子极化激元

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利用分子轨道理论对MIM隧道结负阻特性的讨论

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作者 周立新 缪江平 +2 位作者 陈维 吴宗汉 孙承休 《应用科学学报》 CAS CSCD 2002年第3期296-300,共5页

首次从轨道杂化的角度探讨了 MIM隧道结负阻特性的成因 ,结合化学上的计算 ,并与实际测量结果进行对比分析 ,提出了

关键词 分子轨道理论 MIM隧道结 负阻特性 轨道杂化 表面等离极化激元 隧道电流 负阻机理

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金属/绝缘体/金属(Al/Al_2O_3/Au)隧道结的发光衰减机制

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作者 王茂祥 吴宗汉 孙承休 《真空科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2000年第3期170-172,共3页

结合Al/Al2 O3 /Au结构MIM(metal/insulator/metal)隧道结I U特性、深度Auger谱及结发光后结面透明度的测试与观察 ,对其发光衰减机制进行了研究。结果表明 ,由于MIM结工作时 ,通过隧道电流等产生的大量焦耳热引起底电极Al膜不断氧化 ,... 结合Al/Al2 O3 /Au结构MIM(metal/insulator/metal)隧道结I U特性、深度Auger谱及结发光后结面透明度的测试与观察 ,对其发光衰减机制进行了研究。结果表明 ,由于MIM结工作时 ,通过隧道电流等产生的大量焦耳热引起底电极Al膜不断氧化 ,中间栅Al2 O3 的厚度不断增加 ,从而使得隧穿电子激发表面等离极化激元 (surfaceplasmonpolariton ,SPP)的强度不断变弱 。 展开更多

关键词 MIM隧道结 发光 表面等离极化激元 衰减机制

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Ag纳米蛾膜结构阵列对薄膜硅太阳能电池光吸收的影响

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作者 王彩霞 张海明 +2 位作者 秦飞飞 张晶晶 郭聪 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1798-1801,1808,共5页

设计了一种带有Ag纳米蛾膜结构阵列的薄膜硅太阳能电池背反射器。采用时域有限差分(FDTD)法,系统仿真研究了Ag纳米蛾膜阵列的底部直径、高度、阵列周期常数对薄膜硅太阳能电池光吸收的影响。仿真结果表明,Ag纳米蛾膜结构最佳结构参数为:... 设计了一种带有Ag纳米蛾膜结构阵列的薄膜硅太阳能电池背反射器。采用时域有限差分(FDTD)法,系统仿真研究了Ag纳米蛾膜阵列的底部直径、高度、阵列周期常数对薄膜硅太阳能电池光吸收的影响。仿真结果表明,Ag纳米蛾膜结构最佳结构参数为:d=60 nm,a=120 nm,h=100 nm。吸收光谱表明带有Ag纳米蛾膜结构的薄膜硅太阳能电池可有效增加700～1200 nm波段范围的光,同带有Ag层的薄膜硅太阳能电池相比,光吸收平均增强53.8%,这是因为Si/Ag界面产生表面等离子体共振现象所致。 展开更多

关键词 Ag纳米蛾膜结构 时域有限差分(FDTD) 光吸收增强 表面等离子体极化激元

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MIM-MIS隧道结的发光光谱特性

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作者 王茂祥 俞建华 孙承休 《真空科学与技术》 CSCD 北大核心 2001年第3期233-236,共4页

对MIM(Au SiO2 Al)和MIS(Au SiO2 Si)隧道结的表面等离极化激元 (surfaceplasmonpolariton ,SPP)的激发与色散关系进行了讨论 ,对结的发光光谱进行了测试。结果表明其发射峰主峰位于 6 10nm(2 0 0eV)～ 6 30mm(2 0 0eV)和 70 0mm(1 ... 对MIM(Au SiO2 Al)和MIS(Au SiO2 Si)隧道结的表面等离极化激元 (surfaceplasmonpolariton ,SPP)的激发与色散关系进行了讨论 ,对结的发光光谱进行了测试。结果表明其发射峰主峰位于 6 10nm(2 0 0eV)～ 6 30mm(2 0 0eV)和 70 0mm(1 77eV)～ 740nm(1 6 8eV)处 ,分别与Au/空气及Au/Al2 O3(SiO2 )界面SPP模式的激发相对应。结的发光过程应该是隧穿电子激发表面等离极化激元SPP ,然后SPP与粗糙度耦合形成光发射。 展开更多

关键词 隧道结 发光光谱 表面等离极化激元 半导体 金-氧化硅-铝 金-一氧化硅-硅

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PbSrTiO_3铁电薄膜隧道结的I-V特性 被引量：2

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作者 陈红卫 缪江平 +3 位作者 翟亚 吴宗汉 孙承休 孙平 《应用科学学报》 CAS CSCD 2002年第2期150-152,共3页

报道了对用射频磁控溅射法制备的钛酸锶铅 (PST)薄膜隧道结进行的 I V特性的测量 ,发现有负阻现象 。

关键词 PbSrTiO3 隧道结 I-V特性 钛酸锶铅铁电薄膜 表面等离极化激元 极化波理论 负阻 隧穿电子

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带有矩形孔阵列的Au-介质-Au多层膜的透射特性 被引量：1

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作者 韩晶 邵雅斌 +2 位作者 王君 肇欣 高亚臣 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期266-271,共6页

周期性亚波长孔阵列的异常透射性质在亚波长光电器件设计中具有重要意义。两层或更多膜层上周期孔阵列结构,由于层之间电磁场的相互作用可以导致新的光学性质。利用时域有限差分方法理论研究了带有矩形孔阵列的Au-介质-Au多层膜的透射... 周期性亚波长孔阵列的异常透射性质在亚波长光电器件设计中具有重要意义。两层或更多膜层上周期孔阵列结构,由于层之间电磁场的相互作用可以导致新的光学性质。利用时域有限差分方法理论研究了带有矩形孔阵列的Au-介质-Au多层膜的透射特性。结果表明:该结构在近红外波段的透射谱存在多个透射峰,并且透射峰的数量、位置和强度可以通过改变结构的几何参数和介质膜的材料进行调控。详细分析了介质膜的厚度和折射率、孔阵列的周期、矩形孔的边长等因素对多层膜矩形孔阵列透射谱的影响,为利用多个表面等离子共振设计多波长控制器件提供了一定的参考。 展开更多

关键词 多层膜 矩形孔阵列 异常透射 表面等离极化激元 时域有限差分法

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一维4H-碳化硅光栅红外光学特性及红外尺应用 被引量：2

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作者 买尔旦·吐合达洪 樊晨芳 +2 位作者 李晓温 石卉 刘锋 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期221-227,共7页

从理论和实验上对极化材料4H-SiC一维光栅的光学特性进行了研究。发现该结构中存在四种光学模式:传播表面声子极化激元、偶极子天线、局域表面声子极化激元和准静态表面声子极化激元。进一步利用传播表面声子极化激元对于光栅结构参数... 从理论和实验上对极化材料4H-SiC一维光栅的光学特性进行了研究。发现该结构中存在四种光学模式:传播表面声子极化激元、偶极子天线、局域表面声子极化激元和准静态表面声子极化激元。进一步利用传播表面声子极化激元对于光栅结构参数的敏感性和原子层沉积技术生长介质材料,观察到了沉积材料厚度变化和传播表面声子极化激元的峰位偏移量呈现线性关系。该研究有助于新型微纳器件如纳米尺、传感器等的开发。 展开更多

关键词 4H-SIC 表面声子极化激元 纳米尺

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