【摘 要】
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目前,关于材料的研究已经从天然材料向人工复合超材料发展,经过人工改造的周期性亚波长超材料具有奇特的物理性质。在研究超材料的领域中,超材料完美吸收器引起了科学家们广泛的关注。利用超材料完美吸收器可以实现对入射光波的近100%完美吸收,达到调控光场的目的。目前大多数超材料完美吸收器结构是金属纳米结构-介质隔离层-金属基底的MIM夹层结构,通过表面等离子体的激发,可以实现金属纳米结构表面附近特定波长的电
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目前,关于材料的研究已经从天然材料向人工复合超材料发展,经过人工改造的周期性亚波长超材料具有奇特的物理性质。在研究超材料的领域中,超材料完美吸收器引起了科学家们广泛的关注。利用超材料完美吸收器可以实现对入射光波的近100%完美吸收,达到调控光场的目的。目前大多数超材料完美吸收器结构是金属纳米结构-介质隔离层-金属基底的MIM夹层结构,通过表面等离子体的激发,可以实现金属纳米结构表面附近特定波长的电场近场增强,对该波长实现完美吸收。但是由于金属中无法避免的欧姆损耗,造成了等离子体共振的低品质因子,影响了器件的性能。高折射率电介质材料具有及低的固有损耗,且具有丰富的光学性质,为在亚波长尺度上调控光场提供了一个新的平台。本文研究了基于高折射率材料中的Mie共振的超窄带完美吸收器,通过FDTD商业软件进行仿真设计。在第一部分中,我们在近红外波段利用WS2纳米盘超材料内部支持的磁偶极子与周期阵列中的瑞利异常耦合产生表面晶格共振模式,实现了半高全宽为15nm的超窄带完美吸收,吸收率达到99.99%;系统研究了结构参数对吸收性能的影响,展示了近红外波段吸收波长的可调谐性;通过对能量的损耗分析,发现能量吸收基本发生在金属基底中;并且其作为折射率传感器时,灵敏度高达1067nm/RIU。第二部分利用Si纳米长方体超材料阵列中激发的表面晶格共振模式在中红外波段实现了吸收率高达99%,半高全宽为40nm的窄带完美吸收。系统研究了结构参数对吸收性能的影响,并且研究了x和y方向偏振入射光对吸收性能的影响,发现对于同一尺寸的完美吸收器,均可以对两种偏振方向的入射光实现完美吸收;同时,我们将1nm厚度的六方氮化硼（h BN）平铺在Si超材料表面,发现表面晶格共振吸收峰与h BN声子发生耦合,产生分裂。这两种高折射率超材料结构为实现近红外和中红外超窄带完美吸收器提供了新的途径,可广泛应用在传感器、探测器、滤波器和热辐射器件等领域。
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