光子晶体禁带的展宽
日期：2019-05-17 08:21
图1 光子晶体的制备和应用研究
光子晶体宽的禁带是实现相应波段低的发射率,从而降低红外可探测性的备条件,因此在如何增加禁带宽度方面,研究者们投入了大量的研究,并取得了一系列的进展。这些所取得的研究进展都可以直接或间接地应用于红外隐身材料中。
最简单的方法是在一维二元光子晶体中,增加折射率比来增大禁带,选取折射率相差大的高低折射率材料来构造一维光子晶体有利于宽禁带的产生在光子晶体结构中引入无序成分也可以加强禁带宽度。2000年,设计出无序一维二元光子晶体结构,实现了(0.5-4)0(a0.波数,即频率单元,o2x/,λ。为晶体光学厚度,设一维二元光子晶体具有相同的光学厚度)的宽禁带,利用周期结构引起的布拉格反射和无序结构引起的光局域相结合极大地扩展光子禁带。在保持电磁波波长不变的情况下,通过将介质层厚度以高斯分布的形式进行选取,在不同的无序度下得到了不同程度的光子禁带移动和拓展。
用两种或以上的一维光子晶体构造异质结构,可以极大地拓展禁带宽度。2002年,选取两个禁带可以彼此交叠的一维光子晶体,实现了光子晶体1和光子晶体2的合并拓宽。
在普通一维二元光子晶体结构中引入超导体、等离子体等新材料构造一维三元光子晶体,是拓展禁带宽度的新思路。2011年,在三元光子晶体中使用超导体材料极大地拓宽了禁带,而且借助超导体渗透长度的角度依赖性,实现了禁带的温度调控。同年,在一维新型三元光子晶体结构中引入等离子体来实现禁带的拓宽。
受三元光子晶体和异质结构光子晶体的启发,2012年,通过掺杂金属层或构建异质结构来拓宽半导体光子晶体的红外禁带,每周期由金属电介质半导体构成,通过S的掺杂浓度来控制s的折射率,层叠两种或更多的普通二元光子晶体结构成异质结构,从而得到极宽的光子禁带。
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