一种基于有限元边界积分法的纳米结构局域表面等离激元共振分析仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种基于有限元边界积分法的纳米结构局域表面等离激元共振分析仿真方法。本发明专利技术所述方法在纳米结构局域表面等离激元共振分析中，保留了有限元和矩量法两种数值方法的优点并摒弃了两者的缺点，纳米结构外部的场使用矩量法进行分析，和时域有限差分法、有限元等数值方法，物理光学法等高频近似方法相比精确度较高，而且不需要人为添加截断边界条件，因此模型离散区域小，未知量少。纳米结构内部的场使用有限元方法进行分析，因此可以分析内部结构和材料复杂的纳米结构，和矩量法、解析法相比适用范围较广。解析法相比适用范围较广。解析法相比适用范围较广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有限元边界积分法的纳米结构局域表面等离激元共振分析仿真方法


[0001]本专利技术涉及纳米结构局域表面等离激元共振分析仿真方法，特别是一种基于有限元边界积分法纳米结构局域表面等离激元共振分析仿真方法。

技术介绍

[0002]纳米粒子与入射电磁波相互作用产生的独特性质一直以来都是科研的热点问题，随着国内外科研人员不断地耕耘研究，等离激元光子学成为一门逐渐兴起的学科，尤其是当入射光照射在金属纳米粒子上时产生的局域表面等离激元共振(LSPR)现象受到越来越多科研工作者的关注。当入射光作用在金属纳米粒子表面时，使得金属纳米粒子表面的自由电子产生集体震荡，并产生沿纳米粒子表面传播的电磁波，这使得纳米粒子对特定波长的入射光吸收与散射显著加强，自由电子发生共振现象，这种共振现象被称为局域表面等离激元共振。局域表面等离激元共振现象已经应用在了生活中的方方面面，例如在生物医疗中利用特定波长下金属纳米粒子发生局域表面等离激元共振产生释放大量的热能来杀死病变的细胞组织，在太阳能电池板中加入金属纳米粒子，利用特定波长下发生局域表面等离激元共振对入射光吸收增强来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有限元边界积分法纳米结构局域表面等离激元共振分析仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步，基于有限元边界积分法基本理论引入一个包围纳米结构的虚构边界，边界内部的场用有限元方法表达，边界外部的场用边界积分表达；第2步，边界内部区域利用四面体单元进行剖分，并使用Whitney基函数对有限元方程进行离散，边界面利用三角形单元进行剖分，并使用RWG基函数对边界积分方程进行离散，通过边界两侧场的连续性获得有限元边界积分方程组；第3步，求解所述有限元边界积分方程组，获得区域内场的系数和边界面上等效电流和磁流的系数，进而求得区域内部的电场和磁场以及边界面上的等效电流和磁流；第4步，通过所述边界面上的等效电流和磁流计算边界外部的散射电场和散射磁场并计算不同入射角度下的散射电场强度；第5步，通过计算入射场、散射场和总场的坡应廷矢量得到纳米结构的消光截面和局域表面等离激元共振波长；第6步，通过计算纳米结构垂直于入射波方向的截面积进而求得消光系数。2.根据权利要求1所述的一种基于有限元边界积分法纳米结构局域表面等离激元共振分析仿真方法，其特征在于，所述通过边界面上的等效电流和磁流计算边界外部的散射电场和散射磁场并计算不同观察角度下的散射电场强度的步骤中，所述通过边界面上的等效电流和磁流计算边界外部的散射电场和散射磁场的步骤包括根据散射电磁场的计算公式对格林函数取梯度并结合等效电流和等效磁流，利用高斯积分定理对边界面上的每一个小三角形进行循环并累加计算出散射电场和散射磁场，所述计算不同入射角度下的散射电场强度的步骤包括设置不同的入射角度，通过传播矢量的计算公式求得方向坐标，进而代入入射场改变右端向量根据散射电场的计算公式计算出当前入射角度下的散射电场强度。3.根据权利要求2所述的一种基于有限元边界积分法纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：宛汀，张贵成，程韬，谢鸣，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：