[发明专利]一种金黑薄膜吸收率计算模拟方法

说明书

本发明公开一种金黑薄膜吸收率计算模拟方法，包括：步骤S1、根据预设参数构建金黑模型，所述金黑模型由多个团簇组成，所述团簇之间均匀分布，且所述团簇内部的金黑粒子呈现高斯分布；步骤S2、根据所述团簇入射光的反射率和透过率，计算所述金黑模型的吸收率；步骤S3、调整所述团簇间的排布方式，直至所述吸收率与实验结果的误差达到预期标准。采用本发明的技术方案，可为金黑薄膜的设计提供理论参考依据。

技术领域

本发明属于物理光学应用模拟技术领域，尤其涉及一种金黑薄膜吸收率计算模拟方法。

背景技术

金黑薄膜是一种重要的宽带吸收器，这种薄膜是在低压下制备的多孔团簇结构，可以用简单的一步法制成。因其制作工艺简单，容易大面积制作，应用极为广泛。但是，构建适合的理论模型分析其吸收率变化对其生产制造也极为重要。在这方面，Eden模型[1]是最早提出的有关多孔结构的模型，在此模型中，每个小粒子均匀分布，这种模型过于简单没有考虑薄膜的形态化生长，与很多实际现象不符，不适合金黑薄膜这种由多个团簇组成的薄膜。除此之外，扩散限制凝聚模型[2](Diffusion Limited Aggregation,DLA)是由Witten和Sander于1978年共同提出来的，这种模型考虑了薄膜生长过程中的原子迁移运动。但是，在金黑薄膜生长过程中，金粒子沉积在基底上形成团簇，因此，这种DLA模型也不适合由团簇组成的多孔薄膜。提出一种适合于金黑薄膜的模型计算吸收率尤为重要，可以为金黑薄膜的设计提供理论参考依据。

发明内容

本发明要解决上述技术问题，提供一种金黑薄膜吸收率计算模拟方法，可为金黑薄膜的设计提供理论参考依据。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种金黑薄膜吸收率计算模拟方法，包括：

步骤S1、根据预设参数构建金黑模型，所述金黑模型由多个团簇组成，所述团簇之间均匀分布，所述团簇内部金属粒子呈现高斯分布；

步骤S2、根据所述团簇入射光的反射率和透过率，计算所述金黑模型的吸收率；

步骤S3、调整所述团簇间的排布方式，直至所述吸收率与实验结果的误差达到预期标准。

进一步，所述预设参数包括：金黑薄膜的厚度、金黑薄膜的质量密度、团簇直径、以及金黑粒子的直径。

进一步，当溅射压强为50Pa时，溅射时间30分钟，得到的团簇直径为190nm，金黑薄膜的厚度为300nm；当溅射压强为65Pa，溅射时间30分钟时，得到的团簇直径为390nm，金黑薄膜的厚度为500nm；当溅射压强为80Pa，溅射时间为30分钟时，得到的团簇直径为560nm，金黑薄膜的厚度为710nm；

在溅射压强50Pa，65Pa和80Pa下的质量密度分别为0.823cm^-3、0.679cm^-3和0.537gcm^-3；

在溅射压强50Pa，65Pa和80Pa下的单个团簇金黑粒子的直径为5nm-20nm；

在溅射压强50Pa，65Pa和80Pa下的单个团簇内金黑粒子个数分别为164、952和2200。

进一步，所述金黑模型为：以单个团簇为基本重复单元，形成一个三乘三排列的九个团簇。

进一步地，步骤2中，所述团簇上方和下方设置完美匹配层；且所述团簇排列的四周设置周期性边界。

进一步地，在周期性排列的团簇上方设置入射光源，所述入射光源包括从可见光0.3μm到中红外12μm。

进一步地，在所述入射光源上方设置能量监测器，用于计算坡印廷矢量在光源上部监测器单位面积上的积分作为反射率；