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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43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43页AbstractSurfaceplasmonresonanceenhancementeffectofopticalnanotechnologyandstructuresystemduetohaveagreatprospectinapplicationinsolarcells,biosensing,datastorageandsuperresolutionimagingbasedon,andbecomeahotresearchathomeandabroad,thewidefieldof.Toimprovetheefficiencyoflightabsorptionisanovelandeffectivemethodforsiliconsolarcellwithmetalnanoparticlessurfaceplasmoneffect,throughthedesignofanewtypeofmetalnanostructure,makesthemetalnanoparticlesplasmonresonanceeffectsignificantly,canachieveawidespectrumoflightabsorptionandconversionoflightenergy,improvingtheefficiencyofsolarcells.Thispaperdescribestheprincipleofsurfaceplasmonresonancegenerated,introducedthenumericalanalysismethodsofelectromagneticwavepropagation,whichfocusesonthefinitedifferencetimedomainmethodofselectedpoints.LearningandusingCSTelectromagneticsimulationsoftwareandsimulationdoublet,'Y'typemetalnanometerstructure.Variousstructuresofresonantenhancementeffect,electricfielddistribution,anddeterminetherelationshipbetweenthefactorsandthestructureoftheresonantenhancement.Theuseofmetalnanostructuresonthesurfaceplasmonabsorptionenhancingeffectonthedesignofsolarcell.Themainworkofthispaperareasfollows:BasedontheunderstandingoftheprincipleofsurfaceplasmonresonanceandproficiencyinCSTsoftware,thefirstlightofdipolefrequencyselectiveresonanceenhancementofmetalnanostructureswerestudied,includingsize,shapeandsubstrateenhancedcharacteristicsofstructureresonance(resonanceenhancedintensity,frequencyandenergydistribution)effect.Thenonthebasisofpreviousresearchthatdesigntheirown'Y'-shapedmetalnanostructures.The'Y'typemetalnanometerstructureoptimization,thestrongestresonance.'andtoanalyzetheimpactfactorsofY'typemetalnanometerstructureresonance.Thedesignofthe'Y'typemetalnanometerstructure,toaddthelastsiliconsubstrate,formingasolarcellbasic,analysisoftheimpactontheabsorptionofsiliconsolarcellsandplasmasimulation.Keywords:CSTsurfaceplasmonsolarcell桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第1页共43页1绪论...........................................................................................................................................................11.1研究背景和意义..............................................................................................................................11.2国内外研究现状.............................................................................................................................11.3CST电磁场模拟软件......................................................................................................................21.4论文研究的主要内容.....................................................................................................................31.5本章小结.........................................................................................................................................32表面等离子体谐振的原理.......................................................................................................................42.1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.........................................................................................................................92.4表面等离子体的激发...................................................................................................................122.5数值分析方法...............................................................................................................................132.5.1有限元法...........................................................................................................................132.5.2光束传播法.....................................................................................................................