单负材料异质结构的共振隧穿模频率特性仿真研究

基于微带线理论采用加载集总元件的方法设计单负材料,当两材料的波阻抗和有效相移相等时出现共振隧穿模.针对实验制备中集总元件频率响应的限制,通过改变单负材料的厚度实现在特定集总元件情况下对隧穿频率的调节,隧穿模频率随材料厚度增大而向低频移动.     

含单负材料的光子晶体的缺陷模和透射谱

用传榆矩阵法分析了由2类单负材料组成的含缺陷一维光子晶体的缺陷模及透射谱。结果表明：当缺陷为一层单负材料时。零有效相位带隙中出现2个缺陷模,且缺陷模的频率可通过缺陷层的厚度和2种单负材料的厚度比来调节。当缺陷为1组单负磁导率材料和单负介电材料组成的双缺陷时,通过选取合适的参数满足平均磁导率和平均介电常数都为零时,带隙中未出现缺陷模,而且带宽保持不变,带边电场也随着双缺陷厚度的增加而被强烈的局域。     

负介电常数材料与负磁导率材料双层共轭结构的共振隧穿

利用转移矩阵方法,研究了负介电常数材料和负磁导率材料组成的双层共轭结构的共振隧穿问题.结果表明,当具有色散的负介电常数材料和负磁导率材料排列在一起组成共轭结构时,在频率满足某个特定条件下,电磁场能量局域在界面上的模式将会演变为共振隧穿模,导致共振透射的发生,这种现象不随入射角和入射波的偏振状态而变化.同时得到了共振隧穿模的品质因子随材料厚度的增加而增加,材料含弱吸收时的结果相同。     

单负材料光子晶体异质结构的双通道滤波

通过传输矩阵方法,研究了单负材料光子晶体异质结构的双通道滤波特性.结果表明相比传统的双通道滤波结构,该结构中两个滤波通道频率可以单独调整,而不影响另一个通道.同时,两个滤波通道频率位置对入射角的变化不敏感.当考虑单负材料损耗时,损耗仅仅影响透过率的大小,而双缺陷模频率位置,即滤波通道,则不受影响.该特性对设计全方向双通道滤波器具有潜在的应用价值.     

正负折射率材料组成的一维光子晶体的能带及缺陷模

利用光学传输矩阵方法,研究了由正折射率材料和负折射率材料交替组成的一维光子晶体的能带结构和缺陷模特性.结果表明,在正入射时,含负折射率材料的光子晶体的带隙要比传统的光子晶体要大得多,并具有狭窄的透射带.计算了含有普通电介质缺陷层和特异介质缺陷层两种情况下的透射谱,发现在正入射时,对于正负折射率材料组成的一维光子晶体引入普通电介质缺陷层时,其缺陷模的个数随着缺陷厚度的增大而增多,这种特性在滤波器方面有重要的应用价值.而对于传统光子晶体中引入特异介质缺陷层时,随着缺陷厚度的增大,新的缺陷模并没有出现.     

高k栅栈MOSFET共振隧穿模型

针对高介电常数（k）栅堆栈金属氧化物场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET）实际结构,建立了入射电子与界面缺陷共振高k栅栈结构共振隧穿模型.通过薛定谔方程和泊松方程求SiO2和高k界面束缚态波函数,利用横向共振法到共振本征态,采用量子力转移矩阵法求共振隧穿系数,模拟到栅隧穿电流密度与文献中实验结果一致.讨论了高k栅几种介质材料和栅电极材料及其界面层（IL）厚度、高k层（HK）厚度对共振隧穿系数影响.结果表明,随着HfO2和Al2O3厚度减小,栅栈结构共振隧穿系数减小,共振峰减少.随着La2O3厚度减小,共振峰减少,共振隧穿系数却增大.随着SiO2厚度增大,HfO2,Al2O3和La2O3基栅栈结构共振隧穿系数都减小,共振峰都减少.TiN栅电极HfO2,Al2O3和La2O3基栅栈比相应多晶硅栅电极栅栈结构共振隧穿系数小很多,共振峰少.     

厚度递变结构一维光子晶体的缺陷模研究

光子晶体的许多应用与缺陷模相关,研究缺陷模可为光子器件的设计提供参考.利用传输矩阵法,研究了光波在包含掺杂缺陷的厚度渐变准周期结构一维光子晶体中的传播规律,分析了缺陷层的位置和光学厚度对缺陷模的影响.结果表明,在准周期结构光子晶体引入缺陷,光子晶体禁带中也产生了缺陷模;随着掺杂缺陷层位置和光学厚度的变化,缺陷模的位置和共振透射峰也随之变化.     

无限周期声子晶体全反射隧穿效应的机理研究

建立了一维无限周期声子晶体的谐振腔模型,利用谐振腔的共振条件推导出全反射隧穿导带频率满足的解析公式,从理论上解释了一维无限周期声子晶体全反射隧穿效应产生的物理机理.利用频率的解析公式对全反射隧穿导带的频率随导带级数、腔厚度以及入射角的变化规律进行了研究,圆满地解释了一维无限周期声子晶体的全反射隧穿效应的变化规律.并且将共振理论的结果与色散法的结果进行比较,其结果完全吻合.     

含单负特异材料阵列结构的透射特性

利用共振隧穿机制,对三层结构阵列的透射特性进行了研究。在特定条件下,由一层单负特异材料和两层介质组成的三层结构可实现隧穿。为了进一步改善透射性质,将三层结构作为基本单元,与空气层排列成周期型阵列结构。研究结果表明,三层结构在周期型阵列结构中所占比例对透射率有很大的影响,并且发现周期型阵列结构与三层结构相比透射率显著提高。     

一维异质结构光子晶体全方位窄带滤波

研究了由两类单负材料组成的一维异质结构光子晶体异质结构的透射谱及场分布。选择合适的参数,使得一维异质结构光子晶体的平均磁导率和平均介电常数均为零,发现其禁带中出现了一个很窄的共振传播模式,位相延迟为零,该通带内电、磁场被强烈的局域,并且只要满足零平均磁导率和零平均介电常数的条件,这种传播模式不会随着入射角度的改变而移动,可以用来设计全方向单通道滤波器。