复杂离子晶体马德隆常数研究

以电中性的平行六面体晶胞为计算单元建立了一种马德隆常数计算公式, 并按围绕参考晶胞 的壳层数N且以参考晶胞体心为原点计算离子晶体的马德隆常数α(N), 第一壳层有26个晶胞 ，第二、第三、…第N壳层分别有98，218，…，24N2+2个晶胞,α(N)是收敛很快的级数并 且很容易计算.计算了几种复杂离子晶体马德隆常数和相应的马德隆能(静电相互作用能). 关键词： 马德隆常数 静电相互作用能 复杂离子晶体     

二维函数光子晶体

光子晶体是由两种或两种以上不同介电常数材料所构成的周期性光学纳米结构.光子晶体结构可分为一维、二维和三维,其中二维光子晶体已成为研究的热点.可调带隙的二维光子晶体可以设计出新型的光学器件,因此,对它的研究具有重要的理论意义和应用价值.本文提出的二维新型函数光子晶体可以实现光子晶体带隙的可调性.所谓二维函数光子晶体,即组成它的介质柱的介电常数是空间坐标的函数,它不同于介电常数为常数的二维常规光子晶体.二维函数光子晶体是通过光折变非线性光学效应或电光效应使介质柱的介电常数成为空间坐标的函数.运用平面波展开法给出了TE和TM波的本征方程,由傅里叶变换得到二维函数光子晶体介电常数ε(r)的傅里叶变换ε(G),其傅里叶变换比常规二维光子晶体的复杂.计算发现当介质柱介电常数为常数时,其傅里叶变换与常规二维光子晶体的相同,因此二维常规光子晶体是二维函数光子晶体的特例.在此基础上具体研究了二维函数光子晶体TE波和TM波的带隙结构,其介质柱介电常数函数形式取为ε(r)=k·r+b,其中k,b为可调的参数.并与二维常规光子晶体TE波和TM波的带隙结构进行了比较,发现二维函数光子晶体与二维常规光子晶体TE波和TM波的带隙结构有明显的区别,二维函数光子晶体的带隙数目、位置以及宽度随参数k的变化而发生改变.从而实现了二维函数光子晶体带隙结构的可调性,为基于二维光子晶体的光学器件的设计提供了新的设计方法和重要的理论依据.     

部分空气桥式硅膜二维光子晶体

描述在Si基底上制备带隙在近红外波段部分空气桥式二维光子晶体（PC）.选用HF酸溶液作为腐蚀液，利用聚焦离子束刻蚀技术直接刻蚀出具有三角形空气洞结构的二维PC，并测出了二维PC完整的第一带隙透过谱的带隙范围为123—155μm.实验测得的透过谱与理论计算的空气桥式二维PC的计算结果一致.类TM0模的存在减小了带隙的宽度.由于部分SiO2支撑桥式平板，二维PC易于按所需尺寸进行制备.同时，通过改变平板下的支撑材料，可以制出有源的PC，利用这种机理可以把光从支撑材料中引出. 关键词： 二维光子晶体 带隙 平板波导     

FDTD法对二维正方格子光子晶体带隙的数值计算

通过optiFDTD模拟软件对二维椭圆柱构造的正方格子光子晶体的禁带特性进行了数值模拟。分别研究了在空气中椭圆介质(Ge,Si,GaAs)柱和在介质(Ge,Si,GaAs)中椭圆空气柱构造的二维正方格子光子晶体中椭圆柱的横轴半径和纵轴半径的大小,以及椭圆柱的不同旋转角度对光子禁带的影响;并计算出了在上述两种情况下的空气和介质中的最优结构参数。     

二维磁性光子晶体及其模场分析

利用频域有限差分方法分析了两种二维磁性光子晶体结构(方形和圆形空气孔结构)的模场分布和有效折射率. 结果表明：在该种结构的材料中，原本简并的基模被分为两个不简并的偏振模——左旋模和右旋模，且两种模式的有效折射率不同； 其次，该种结构材料的法拉第旋转角较连续分布的磁光介质有显著增加. 通过选择适当的空气孔参数，方孔结构材料的法拉第旋转角可增大约一个数量级，而圆孔结构可增加4倍左右. 同时发现，当光通过这类材料后偏振态发生了变化，随着法拉第旋转角的增加出射光的椭圆率也在增加. 最后分析了产生这一现象的原因并提出了解决偏振态变化这一问题的方法，即在材料中心处引入缺陷. 关键词： 磁光效应 二维磁性光子晶体 频域有限差分法     

二维圆柱形光子晶体的完全禁带研究

用平面波展开法研究了二维圆柱形光子晶体的完全禁带与填充比、介电常数比之间的关系. 研究发现,并非介电常数比越大,完全禁带宽度就越大,而是有一个峰值. 关键词： 二维光子晶体 完全禁带 平面波展开法     

二维光子晶体能带结构温度特性研究

采用有限元法对二维光子晶体的能带特性进行了分析.当光子晶体所受的温度发生变化时,由于构成二维光子晶体介质的热光效应,引起介质的折射率变化,介质的热膨胀效应引起介质厚度发生变化,改变了光子晶体的晶格周期,使得光子晶体的能带结构发生变化.分析了温度变化对二维光子晶体的第一禁带和第二禁带结构特性的影响,各禁带的起始波长、截止...     

二维各向异性光子晶体完全带隙的增宽

介绍了光子晶体能带设计的一种新机制,利用各向异性材料制作二维光子晶体,可以大大提高光子晶体的完全带隙宽度。     

二维胶体晶体刻蚀法及其应用

二维胶体晶体刻蚀法合成二维有序纳米颗粒阵列具有操作简单、成本低、易于实现规模化的优点，它可方便地控制纳米颗粒阵列的形态（即颗粒的间距、尺寸、形状甚至成分等），从而实现阵列性质的大范围调制。而二维胶体晶体的合成是这种刻蚀技术的关键，文章着重介绍其形成的基本过程、影响因素及其合成技术；概述胶体晶体刻蚀技术的应用，并对此进行展望。     

轴向填充率渐变型二维光子晶体

提出了一种轴向填充率渐变型二维三角晶格方空气孔光子晶体,由锥形孔周期性排布而成,在第三维也就是沿空气孔的轴向,空气孔的尺寸连续改变,实现了填充率渐变,填充率f范围为0.700～0.866。经过模拟,在归一化波长(λ/a)的1.43～2.71和3.41～4.00波段,轴向填充率渐变型光子晶体可以将光向填充率小的方向偏折,具有选光功能。采用电化学腐蚀与MEMS工艺相结合的方式,在p型(100)硅基底上制作了轴向填充率渐变型二维三角晶格方孔光子晶体,整个孔的填充率f在0.800～0.866范围内。     

单元素二维原子晶体材料研究进展

非碳元素构成的二维单质原子晶体材料,具有与石墨烯相似的单层结构和物理性质,对它们的研究有望发掘一些崭新的性能及相关的应用,是当前凝聚态物理及新材料等相关领域的重要研究方向之一。文章详细介绍了近几年发展起来的单一元素所形成的二维原子晶体材料,分别对其结构、物性、应用前景等方面的研究进展进行了综述介绍。     

二维光子晶体分束器的分频效率分析

在完整的二维光子晶体中引入线缺陷,形成了光子晶体波导.设计了一种二维光子晶体三通道分束器,采用时域有限差分方法(FDTD),从理论上计算该器件3个通道电磁波的透射率.为了提高电磁波的透射率,通过在波导附近调节介质柱半径,引入两组点缺陷.结果表明,两组点缺陷的介质柱半径选择合适的值,在3个通道中可以得到最佳的电磁波透射率...     

二维光子晶体中的无序数值模拟研究

应用on-shell方法研究弱无序情况下的二维光子晶体，无序的引入使得原来不透电磁波的禁带中，出现了共振模，即某一波长的电磁波可以透过，计算结果表明共振模的出现位置，条数多少及透过率随着无序程度的不同而变化。     

二维单斜点阵光子晶体的第一布里渊区及带隙计算

二维单斜点阵光子晶体在光学聚焦器件及光子晶体波导中有重要的应用价值，详细讨论了二维单斜点阵光子晶体的第一布里渊区及带隙计算，并与常规方法计算得出的二维正三角形晶格光子晶体的带隙结构进行了比较.最后讨论了临界条件下二维单斜点阵光子晶体的带隙结构，证明了本方法的有效性.     

锥形二维光子晶体太阳电池数值模拟

采用时域有限差分方法,模拟研究在本征吸收层引入锥形二维光子晶体(2D PC)后,其结构参数变化对单结微晶硅电池各膜层吸收的影响规律.研究表明,2D PC的纵横比(高度与周期之比)对电池本征吸收具有决定性影响.周期小于1μm时,本征吸收随着纵横比的增大先上升后下降,纵横比为1时达到最大值;周期大于1μm时,本征吸收达到最大值的纵横比小于1,且周期越大,实现本征吸收最大化的纵横比越小.当周期为0.5μm,纵横比为1时,锥形2D PC电池的本征吸收达到峰值,短路电流密度为27.8 mA/cm2;与平面结构相比,短路电流密度提升5.8 mA/cm~2,相对增加27%.该研究突破了以往认为绒面陷光效果主要取决于绒面形貌横向特征尺寸的观点,对实验获取最佳的周期或随机绒面陷光结构具有指导意义.     

NaCl晶体结构的εr计算

现有计算电介质介电常数的方法都是基于单位体积内电介质宏观的电极化强度P等于微观电极化总强度n0 ·p的方法 .本文结合自然界的能量守恒关系 ,利用电介质在电场作用下的宏观电储能等于微观偶极子的弹性位移能的方法 ,推导出一个通用公式来计算碱卤晶体 (包括NaCl晶体结构 ,CsCl晶体结构 )的εr,理论值和公式计算值对比十分吻合 .     

石墨烯等二维原子晶体薄片样品的光学衬度计算及其层数表征

本文以鉴别机械剥离法制备的高质量石墨烯样品的层数为例, 阐明了如何利用传输矩阵来计算二维原子晶体薄片样品的光学衬度, 并进一步精确地鉴别其层数. 计算结果表明测试时所选用的显微物镜数值孔径对精确确定薄片样品的层数非常重要, 并为实验所证实. 同时提出了使用两个激光波长可以快速地表征样品尺寸接近物镜衍射极限的薄片样品层数的方法. 本文所采用的传输矩阵形式非常适合于计算二维原子晶体薄片样品的光学衬度, 并可以方便地推广到更复杂的多层衬底结构, 以便快速和准确地鉴别各种衬底上二维原子晶体薄片样品的厚度. 关键词： 二维原子晶体材料 层数 传输矩阵 光学衬度     

二维长周期光子晶体的高阶多分辨率分析

针对长周期二维光子晶体带隙特性分析时，由于时间微分离散阶数较低，传统时域多分辨率算法容易出现误差积累而导致入射波发生形变，最后影响带隙特性分析的现象，提出了具有强稳定特性的高阶龙格库塔多分辨率算法，通过高阶的时间迭代来减少晶体结构中数值波的时域形变，得到稳定而准确的带隙特性。结果表明了改进算法在分析长周期光子晶体传输特性时的有效性和可靠性。