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1、1编号： 毕 业 论 文题 目：基于金属表面等离子体谐振的 吸收加强研究 院 （系）： 电子工程与自动化学院 专 业： 光信息科学与技术 学生姓名： 董满林 学 号： 1000830210 指导教师： 袁纵横 职 称： 教授 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2014 年 5 月 10 日桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 44 页摘 要基于表面等离子体共振增强效应的光学纳米技术和结构体系由于在太阳能电池、生物传感、数据存储以及超分辨率成像等方面都有着重大的应用前景，而成为当前国内外所广泛关注的热门研究领域之一。利用金属纳米粒子表面等离子激元
2、效应提高太阳能电池光吸收效率是一种新颖而有效的方法，通过设计新型金属纳米结构，使得金属纳米粒子有显著的等离子体共振效应，可以达到宽光谱的光吸收及有效的光能转换，提高太阳能电池的效率。本文阐述了表面等离子体共振产生的原理，介绍了电磁波传播的数值分析方法，其中着重介绍了所选用的时域有限差分法。学习并使用 CST 电磁模拟软件设计并仿真偶极子、 Y型金属纳米结构。研究各种结构的谐振增强效应、电场分布，并确定谐振增强因子与结构的关系。使用设计的金属纳米结构研究表面等离子体对太阳能电池的吸收加强效果。本文的主要工作如下：在了解表面等离子体共振原理和熟练掌握 CST 软件的基础上，首先对偶极金属纳米结构的
3、光强频率选择性共振增强特性进行研究，包括尺寸、形状以及衬底对结构共振增强特性（共振增强强度、共振频率和能量分布等）的影响。然后在前面研究的基础上那个设计自己的Y形金属纳米结构。对Y型金属纳米结构进行优化，使其共振达到最强，并分析影响Y型金属纳米结构共振的影响因素。利用设计的Y型金属纳米结构，给其加上一个太阳能电池衬底，形成基本的太阳能电池，仿真并分析等离子体对太阳电池吸收的影响。关键词：CST；表面等离子体； 太阳能电池桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 44 页AbstractSurface plasmon resonance enhancement effect of
4、 optical nanotechnology and structure system due to have a great prospect in application in solar cells, bio sensing, data storage and super resolution imaging based on, and become a hot research at home and abroad, the wide field of. To improve the efficiency of light absorption is a novel and effe
5、ctive method for silicon solar cell with metal nanoparticles surface plasmon effect, through the design of a new type of metal nano structure, makes the metal nanoparticles plasmon resonance effect significantly, can achieve a wide spectrum of light absorption and conversion of light energy, improvi
6、ng the efficiency of solar cells.This paper describes the principle of surface plasmon resonance generated, introduced the numerical analysis methods of electromagnetic wave propagation, which focuses on the finite difference time domain method of selected points. Learning and using CST electromagne
7、tic simulation software and simulation doublet, Y type metal nanometer structure. Various structures of resonant enhancement effect, electric field distribution, and determine the relationship between the factors and the structure of the resonant enhancement. The use of metal nanostructures on the s
8、urface plasmon absorption enhancing effect on the design of solar cell. The main work of this paper are as follows:Based on the understanding of the principle of surface plasmon resonance and proficiency in CST software, the first light of dipole frequency selective resonance enhancement of metal na
9、nostructures were studied, including size, shape and substrate enhanced characteristics of structure resonance (resonance enhanced intensity, frequency and energy distribution) effect. Then on the basis of previous research that design their own Y - shaped metal nanostructures. The Y type metal nano
10、meter structure optimization, the strongest resonance. and to analyze the impact factors of Y type metal nanometer structure resonance.The design of the Y type metal nanometer structure, to add the last silicon substrate, forming a solar cell basic, analysis of the impact on the absorption of silico
11、n solar cells and plasma simulation.Keywords: CST surface plasmon solar cell桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 44 页1 绪论 .11.1 研究背景和意义 .11.2 国内外研究现状 .11.3 CST 电磁场模拟软件 .21.4 论文研究的主要内容 .21.5 本章小结 .32 表面等离子体谐振的原理 .32.1 金属中不同类型的等离子体共振 .42.1.1 体等离子体 .42.1.2 局域表面等离子体 .42.1.3 表面等离子体 .42.3 表面等离子体谐振的产生原理 .92.3.1 衰减全反射 .
