纳米薄膜的空间周期性对其光学性质的影响

论文摘要

随着当今科学技术的迅速发展，光传输媒介的研究显得越来越重要。纳米孔隙聚合物薄膜为我们提供了一种全新的思路。通过对这种薄膜的折射率的研究，得到薄膜折射率与空间周期性的关系，从而实现对薄膜的折射率的调控。因此，研究纳米孔隙聚合物薄膜具有十分重要的意义。本文主要通过数值模拟方法，研究纳米薄膜中孔隙的不同周期性分布排列对纳米薄膜的光学性质的影响，从而得到纳米薄膜的孔隙空间周期性分布与折射率的关系，以期调控薄膜的折射率，制造出适合要求的纳米薄膜。本文首先介绍了纳米材料以及这种材料在国内外发展现状、应用前景。接着介绍了纳米聚合物薄膜的制备和性能测试方面的知识。然后介绍了几种常用的介质等效折射率模型。继而详细介绍了时域有限差分算法。最后，从时域有限差分方法出发，结合当前纳米材料研究的热点来模拟计算得出了几种不同孔隙不同周期排列的纳米薄膜的等效透射率和折射率的变化情况并做了分析比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 纳米技术的现状和发展前景
• 1.3 本课题的研究目标
• 第2章 纳米薄膜制备工艺介绍和性能测试
• 2.1 纳米薄膜制备工艺简介
• 2.2 纳米薄膜制备工艺流程
• 2.2.1 基片清洗
• 2.2.2 旋涂溶液的配置
• 2.2.3 旋涂成膜
• 2.2.4 热固化
• 2.2.5 去掉部分的 PS
• 2.2.6 真空干燥
• 2.3 影响成膜质量的主要因素
• 2.3.1 溶剂对纳米薄膜成膜质量的影响
• 2.3.2 基底对纳米薄膜成膜质量的影响
• 2.3.3 分子量的大小对纳米薄膜成膜质量的影响
• 2.3.4 旋膜的速度对纳米薄膜成膜质量的影响
• 2.4 纳米薄膜的性能测试
• 2.5 本章小结
• 第3章 介质等效折射率模型
• 3.1 等效电路法
• 3.1.1 等效电路法原理
• 3.1.2 Lichtenecker 方法
• 3.2 模系统模拟法
• 3.3 另外几种多孔介质等效介电常数模型
• 3.3.1 Bruggeman 模型
• 3.3.2 Looyenga 模型
• 3.3.3 Maxwell Garnett 模型
• 3.4 纳米薄膜等效折射率模型
• 3.4.1 两相纳米薄膜混合介质并联模型
• 3.4.2 三相纳米薄膜等效折射率模型
• 3.5 本章小结
• 第4章 时域有限差分法
• 4.1 时域有限差分法的来源
• 4.2 Maxwell 方程的分量形式
• 4.3 Maxwell 方程的时域有限差分形式
• 4.4 影响时域有限差分算法稳定性的因素
• 4.4.1 时域有限差分算法时间步长的选取
• 4.4.2 时域有限差分算法空间步长的选取
• 4.4.3 时域有限差分算法中波源的选取条件
• 4.5 两种边界吸收条件介绍
• 4.5.1 Mur 边界吸收条件
• 4.5.2 PML 边界吸收条件
• 4.5.3 Mur 边界吸收条件和 PML 边界吸收条件比较
• 4.6 时域有限差分法中的数字色散问题
• 4.7 近场与远场的转换
• 4.8 时域有限差分法的优点
• 4.8.1 时域有限差分法可以用来直接计算时域量
• 4.8.2 时域有限差分法具有广泛的使用性
• 4.8.3 节约计算时的计算机存储空间和计算时间
• 4.8.4 时域有限差分法适合并行计算
• 4.8.5 时域有限差分法非常直观
• 4.9 时域有限差分法的难点
• 4.10 时域有限差分法的现状与展望
• 4.10.1 时域有限差分法的现状
• 4.10.2 时域有限差分的发展展望
• 4.11 使用时域有限差分法编程时编程语言的选择
• 4.12 本章小结
• 第5章 纳米薄膜空间周期性对其光学性质的影响
• 5.1 纳米薄膜的空间结构组成
• 5.2 纳米孔隙呈二维正交周期性时对其光学性质的影响
• 5.3 纳米孔隙呈二维正方形周期性排列对其光学性质的影响
• 5.4 纳米孔隙呈二维斜交周期性排列对其光学性质的影响
• 5.5 纳米孔隙呈二维三角周期性排列对其光学性质的影响
• 5.6 纳米孔隙的不同周期性排列对其光学性质的影响
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢