论文题目: 富勒烯、介孔分子筛纳米材料光学传输特性与模拟计算
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料加工工程
作者: 韩培德
导师: 许并社
关键词: 光子晶体,富勒烯薄膜,介孔分子筛,模拟计算,传输矩阵方法
文献来源: 太原理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 光子(Photon)具有电子所不具备的优点,即光子在介电材料中的传播速率比电子在金属导体中的传播速率要快得多,并且光子之间没有电子之间的相互作用,能量损耗小。1987年Yablonovitch和John分别提出了介电常数呈周期性分布的材料可以改变在其中传播的光子的行为,并称这种材料为光子晶体(Photonic crystals)。光子晶体中的光子与一般晶体(电子晶体)中的电子相似,都有能带结构,都会因为有杂质和缺陷态的存在而存在局域态。由于光子晶体能够控制光在其中的传播,所以它的应用十分广泛,目前光子晶体已成为世界研究领域的重要课题之一。在光子晶体材料中,某些频率波段的电磁波是被完全禁止传播的,通常将这些被禁止的频率区间称为“光子禁带”(Photonic band gap),如果光的频率落在禁带范围内,则它不能在光子晶体中传播。这种周期性结构控制光的能力远高于普通光学元件控制光的能力,由于其独特的性质,产生了许多崭新的物理特性,可以用于制作全新概念或以前所不能制作的高性能光学器件,如阈值接近于零的半导体激光器、滤波器、光开关、偏振片、光波导等。理论上讲人们可以制造晶格尺寸与光波的波长相对应的任意波段的光子晶体,但由于技术条件的限制目前光子晶体的制备和研究主要集中在波长大于红外、可见光的波段。而波长小于可见光波段的光子晶体的理论和实验研究仍然很少,这主要是由于大部分的材料在低于可见光波段介电函数为一变量呈复数形式,且虚部的值较大,存在严重的吸收;另一方面现有的加工工艺制造具有几个纳米或几十个纳米
论文目录:
第一章 前言
1.1 光子晶体简介
1.1.1 什么是光子晶体
1.1.2 光子晶体的特征
1.1.3 光子晶体的制备
1.1.4 光子晶体的应用
1.2 富勒烯作为光子晶体的研究
1.2.1 C_(60)的分子结构
1.2.2 C_(60)的性能
1.2.3 C_(60)薄膜
1.3 介孔分子筛作为光子晶体的研究
1.3.1 介孔分子筛的定义与分类
1.3.2 介孔分子筛的结构表征
1.4 本课题的选题目的和意义
参考文献
第二章 光子晶体的理论研究方法
2.1 电磁波在光子晶体中的传播
2.2 光子晶体本征方程
2.3 平面传输矩阵方法
2.3.1 一维光子晶体传输矩阵
2.3.2 二维光子晶体传输矩阵
2.4 Translight光子带隙计算软件
参考文献
第三章 Fullerene/M(M-AIN，GaN)多层膜光学特性分析
3.1 多层膜简介
3.2 结构模型及计算方法
3.3 C_(60)/AIN多层膜
3.3.1 介质层数变化对TE、TM偏振反射及吸收谱的影响
3.3.2 入射角θ随光子能量E变化的透射特性
3.3.3 TM模反射率随介质填充率因子变化的规律
3.4 C_(60)/GaN多层膜
3.4.1 TE、TM模反射特性
3.4.2 入射角θ随光子能量E变化的透射特性
3.5 C_(70)/AIN多层膜
3.5. TM、TE模反射及吸收特性
3.5.2 入射角θ随光子能量E变化的透射特性
3.6 小结
参考文献
第四章 C_(60)薄膜光学特性分析
4.1 C_(60)薄膜网络结构
4.2 结构模型
4.3 C_(60)薄膜
4.3.1 C_(60)薄膜二维方形光子晶体能带结构
4.3.1.1 二维方形TE、TM模反射及透射特性
4.3.1.2 二维方形入射角θ随光子能量E变化的透射特性
4.3.1.3 二维方形TE、TM模反射率随介质填充率因子变化的规律
4.3.2 C_(60)薄膜三角形网络二维光子晶体能带结构
4.3.2.1 C_(60)薄膜三角形结构Γ-M方向光子带隙特性
4.3.2.1.1 三角形结构Γ-M方向光子带隙
4.3.2.1.2 三角形结构入射角θ随光子能量E变化的透射特性
4.3.2.1.3 三角形结构TE、TM模反射率随介质填充率因子变化的规律
4.3.2.2 C_(60)薄膜三角形网络二维光子晶体Γ-K方向光子能带结构
4.3.2.2.1 三角形网络光子晶体Γ-K方向TE、TM模反射、透射特性
4.3.2.2.2 三角形网络光子晶体入射角θ随光子能量E变化的透射特性
4.3.2.2.3 三角形网络TE、TM模反射率随介质填充率因子变化的规律
4.4 (C_(59)N)_2薄膜
4.4.1 (C_(59)N)_2二维方形光子晶体能带结构
4.4.1.1 方形结构TE、TM模反射及透射特性
4.4.1.2 方形结构入射角θ随光子能量E变化的透射特性
4.4.1.3 方形结构TE、TM模反射率随介质填充率因子变化的规律
4.4.2 (C_(59)N)_2薄膜三角形网络结构二维光子晶体能带结构
4.4.2.1 三角形网络结构Γ-M能带结构
4.4.2.2 三角形网络结构Γ-K能带结构
4.5 小结
参考文献
第五章 介孔分子筛原子层次结构及X射线模拟
5.1 Cerius~2材料模拟软件
5.2 原子层次结构及计算模型
5.2.1 MCM-41、SBA-15介孔分子筛
5.2.2 SBA-1、SBA-6介孔分子筛
5.2.3 SBA-16介孔分子筛
5.3 介孔分子筛X射线模拟
5.3.1 MCM-41类介孔分子筛
5.3.1.1 XRD衍射谱模拟
5.3.1.2 孔径尺寸对XRD的影响
5.3.1.3 孔道形状对XRD的影响
5.3.2 SBA-1、SBA-6介孔分子筛X射线模拟
5.3.3 SBA-16介孔分子筛X射线模拟
5.4 小结
参考文献
第六章 一维介孔分子筛光学特性分析
6.1 MCM-41类介孔分子筛结构及计算模型
6.2 MCM-41介孔分子筛光子带隙计算
6.2.1 MCM-41介孔分子筛Γ-K方向光子带隙特性
6.2.1.1 Γ-K方向光子带隙
6.2.1.2 入射角θ随光子能量E变化的透射特性
6.2.2 MCM-41介孔分子筛Γ-M方向光子带隙特性
6.2.2.1 Γ-M方向光子带隙
6.2.2.2 入射角θ随光子能量E变化的透射特性
6.3 SBA-15介孔分子筛光子带隙计算
6.3.1 SBA-15介孔分子筛Γ-K方向光子带隙特性
6.3.1.1 Γ-K方向光子带隙
6.3.1.2 入射角θ随光子能量E变化的透射特性
6.3.1.3 TE、TM模反射率随介质填充率因子变化的规律
6.3.2 SBA-15介孔分子筛结构Γ-M方向光子带隙特性
6.3.2.1 Γ-M方向光子带隙
6.3.2.2 入射角θ随光子能量E变化的透射特性
6.4 小结
参考文献
第七章 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 展望
附录
附录 1:介孔分子筛(SBA-16)原子结构模型程序
附录 2:SiO_2无定形结构原子坐标
攻读博士期间己发表和待发表的文章
博士学位论文独创性说明
致谢
发布时间: 2005-11-14
参考文献
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- [5].富勒烯类碳材料低温制备、表面改性及在聚合物基体中的分散性研究[D]. 郭兴梅.太原理工大学2010
- [6].新型碳基纳米功能材料的第一性原理研究[D]. 张竹霞.太原理工大学2010
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