超薄导电膜在THz下的消色吸收

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近年来掀起了一股对金属纳米薄膜研究的热潮,金属纳米薄膜由于具有良好的物理化学性质在很多领域都有着广泛的应用。我们知道,物质的物理性质在纳米尺寸下会发生巨大的改变从而形成许多有趣的现象。如今纳米科技的蓬勃发展已经为经济、科技、生活提供了巨大的助力。  自上世纪90年代以来,得益于超快激光技术的快速发展以及新型材料的开发与研究,人们对太赫兹(THz)波段的研究取得了显著的进展并逐步发展出了太赫兹时域光谱等多种先进技术。运用太赫兹技术研究纳米材料也是科研工作者一个重要的研究方向。自从提出相干干涉理论后,THz波段下实现完美吸收便成了一个热门的研究话题。近年来,研究者们已经取得了不错的进展,如在某些特定频率下取得高吸收率或在部分窄带获得较高的吸收。  本文主要研究THz下超薄导电膜的吸收特性。在阻抗匹配理论的基础上,设计完成了一种结构简单较易制备但能够实现宽频消色吸收的超薄导电膜。文章的主要内容安排如下:  第一章:阐述本课题的研究背景,简单介绍当前THz下吸收问题的研究进展及一些较为突出的工作,介绍其独特之处。同时,本章将重点介绍超薄导电膜的物理特性以及在THz波段的应用。  第二章:对THz波入射超薄导电膜吸收问题的研究。本章基于阻抗匹配理论,对THz波在单层及双层介质中的传播特性进行了理论推导及数值计算。并提出通过阻抗匹配实现宽带吸收。  第三章:实验样品设计及其物理性质的表征。实验中,我们选取氧化铟锡(ITO)作为镀层,硅片作为衬底进行样品的制备,薄膜制备采用了真空磁控溅射法。对于制备的样品使用原子力显微镜(AFM)、四探针方阻测试仪、金相显微镜等多种仪器进行了物理性质的表征。  第四章:实验数据分析。首先简单介绍实验测量装置,然后通过对不同入射角度下样品吸收率测量数据的分析探究并与理论模拟作比较,发现实验结果与理论吻合较好。实验取得了宽频50%吸收的结果,以此结果为基础提出THz下实现相干完美吸收的一种可行方案。
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