一种基于光子晶体结构的军用车辆红外隐身涂层的设计

根据军用车辆的体表温度,针对红外大气窗口,选用常见的Si和LiF为介质,并在考虑各自色散关系的基础上,设计了一具有光子晶体结构的复合涂层。利用传输矩阵法计算表明,当Si和LiF均取4层,且每层的几何厚度分别取0.800 m和1.900 m时,在8~14 m之间存在一个严格的带隙,此带隙有以下特征:介质层数大于4时,带隙不再发生实质性的变化。增加两介质的几何厚度,带隙红移,宽度变宽,反之亦然。入射角增加,8~14 m之间的带隙总是存在。以上结论可为该复合涂层的进一步研究提供有益的参考。     

黄铜矿型CuCrS2电子结构的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了黄铜矿CuCrS2的电子结构。结果表明:CuCrS2是一种半金属铁磁体,其半金属隙为0.18eV。每个CuCrS2分子的磁矩为3.00μB,Cr原子是分子磁矩的主要贡献者。晶胞体积变化时,各原子磁矩呈现不同的变化趋势,但Cr原子仍为分子磁矩的主要来源,晶胞体积增大5%和10%时,CuCrS2依然能表现出良好的半金属性。     

Fe2TiGe0.25As0.75合金电子结构的第一性原理研究

利用第一性原理计算方法研究了Fe2TiGe0.25As0.75合金的电子结构。能带结构和态密度的计算结果表明该合金自旋向下的子态在费米面处有一宽度为0.71 eV的能隙,Fe2TiGe0.25As0.75合金是一种半金属铁磁体,其半金属隙为0.31 eV。合金的分子磁矩满足Slater-Pauling规则,Fe原子是分子磁矩的主要贡献者。     

氰基桥联双金属聚合物磁性研究

采用基于密度泛函理论的全电势线性平面波方法研究了氰基桥联双金属聚合物Mn2(H2O)5Mo(CN)7·4H2O的电子结构和磁性。通过对自旋极化的总能量、态密度以及磁矩的计算,表明该聚合物具有稳定的铁磁基态,整个分子的磁矩主要来源于高自旋态的Mn2 和低自旋态的Mo3 ,计算结果还表明聚合物是一种半金属铁磁体。     

含液晶层光子晶体的应用研究

在由高纯硅和5CB 液晶组成的光子晶体中,掺杂一装有电极的5CB 液晶层作为调制层,由此构成了一针对特定波长（900 nm）的光子晶体开关。利用传输矩阵计算了其透射谱,结果表明:控制调制层上电压的有无就可以实现透射峰中心的移动,从而达到该开关的通断,当调制电压小于5V,还可以准确控制透射峰的中心位置。周期数增加,透射峰的中心位置保持不变,但其半峰全宽度变窄。该开关的结构周期以6~7 为宜,且有一定的角度宽容性,特别适合小角度入射的情况。这些现象为此类光子晶体实现高频开关提供了理论指导。     

采用含掺杂半导体光子晶体的太赫兹梳状滤波器

用a 介质（n 型掺杂GaAs）和b 介质（TiO2）组成一含缺陷层的光子晶体。数值计算表明:此光子晶体在3.0~4.5 THz 范围内出现了5 个透射率为1 的缺陷模，这些缺陷模有如下特征:当n型掺杂GaAs 的掺杂浓度n由1017/cm3 增加到1019/cm3 时，缺陷模的中心、半峰全宽度和透射率均保持不变，但若n增至1020/cm3，则缺陷模的透射率开始下降。入射角增加，缺陷模的透射率保持不变，但其中心发生蓝移，移动率为变量，且半峰全宽度变窄。a、b 两介质或缺陷层c 的几何厚度分别增加时，缺陷模的透射率和半峰全宽度分别保持不变，中心位置红移。这些现象为此类光子晶体实现太赫兹频段的梳状滤波提供了理论指导。     

一种基于光子晶体的高效太阳能电池反射器的设计

利用SiO2和TiO2介质,设计了一种可用于太阳能电池反射器的一维光子晶体。采用传输矩阵法对该光子晶体从可见光至近红外波长范围的反射谱进行了模拟计算,并分别讨论了周期数和入射角不同时反射谱的变化。结果表明:光线垂直入射时,周期数N增加,其反射谱在短波段的禁带数增加、禁带宽度变窄,而长波段的反射率增加。入射角θ增大时,平均反射率增加,因而该光子晶体具有良好的角度宽容性,可作为高效的太阳能电池率反射器。     

一种基于光子晶体结构防红外辐射涂层的研究

为减少蒸气在管道传输中的能耗,针对蒸气所辐射的特征波长在4007.1～7765.7 nm的电磁波,选用常见的Si和SiO2为介质,并在考虑各自色散关系的基础上,设计了一种具有光子晶体结构的保温涂层.利用传输矩阵法计算表明:当两介质各取4层,其几何厚度分别取410.5 nm和972 nm时,在4450 ～ 7600 nm...     

含单负材料光子晶体隧穿模的偏振特性

为探讨含磁单负材料光子晶体的偏振特性,构造了由普通材料A(SiO2)和磁单负材料B组成的(AB)3(BA)3对称型一维光子晶体。数值计算结果表明,垂直入射时,原禁带的1 907 nm处出现了一个十分尖锐的隧穿模。对TE波,入射角增加、B介质的介电常数B或几何厚度减少时,禁带边缘蓝移,宽度变窄,隧穿模的透射率和半峰全宽保持不变,但其位置蓝移。上述3个参数分别变化时,TM波的透射谱及隧穿模的变化规律与TE波的相同,只是入射角增加时,TM波禁带长波边缘的蓝移量小于TE波的。隧穿模的这些偏振特性对高品质滤波器的设计具有指导意义。     

基于光子晶体结构的双红外隐身涂层设计

为减少目标暴露,针对红外探测器3 000~5 000 nm和8 000~14 000 nm的工作波长,选用常见的LiF和Si为介质,并在考虑各自色散关系的基础上,设计了具有光子晶体结构的隐身射涂层。结果表明:当两介质各取4层、其几何厚度分别为1 400 nm和870 nm时,涂层分别在8 000~14 000 nm和3 000~5 000 nm的范围内有一个主、次带隙,主带隙的透射率为零,而次带隙中有两个尖锐的透射峰。当两介质的几何厚度增加,带隙红移,宽度增加,次带隙的平均透射率也增加,反之亦然。当涂层层数为6时,该涂层已在上述波长范围内形成了相应的带隙,介质层数再增加,带隙没有实质性的变化。对于角度入射涂层具有较好的角度宽容度。该结构的涂层可用于重要目标的红外隐身。