三明治结构表面等离激元材料的负折射研究的开题报告

三明治结构表面等离激元材料的负折射研究的开题
报告
1. 问题背景
表面等离激元（surface plasmon）是一种在金属或半导体界面产生
的电磁波模式，具有与真空中的光波不同的性质，比如更强的场增强效
应和局域化效应。

表面等离激元在纳米光子学、传感器、信息处理和光
电子学等领域有着广泛的应用，然而其在低频区域的应用受到了制约，
主要是因为表面等离激元在低频区域存在着快速衰减的问题。

因此，研
究和设计新型的表面等离激元材料是非常有必要的。

负折射是一种特殊的光学现象，即光线在材料中向相反的方向传播，其物理机制是借助一些特殊材料的负折射率性质来实现。

负折射材料的
研究历史比较长，然而在低频区域实现负折射对材料的要求更高，因为
材料的兼容性和工艺性需要考虑。

在最近的研究中，通过三明治结构的
材料设计，已经实现了一些低频负折射材料，并有着广泛的应用前景。

2. 研究内容及意义
本课题将研究三明治结构表面等离激元材料的负折射属性，探究材
料结构、成分、厚度等因素对负折射的影响，并研究材料在低频条件下
的表面等离激元性质。

其中，三明治结构的设计可能会涉及到金属层和
介质层的选择和优化等问题，同时还需要对材料的制备工艺等方面进行
探究。

本课题的意义在于提高低频表面等离激元的效率，并为今后的低频
光学器件设计提供一些新思路和选材依据，同时拓宽负折射材料的应用
范围。

此外，该研究对于深入理解表面等离激元的物理机制和光学特性
也具有重要意义。

3. 研究方法
本课题将采用实验室制备的三明治结构样品进行实验研究，在测试台上对其进行低频光谱分析，并研究其在低频条件下的表面等离激元特性。

同时，还将利用有限元方法或类似计算方法对材料的负折射特性进行模拟和分析，探究不同材料结构与参数的影响因素。

4. 预期结果
本研究的预期结果是通过实验和理论分析，得出一些优化的三明治结构材料样品，其负折射特性和表面等离激元性能在低频区域比传统材料有着更优异的表现。

同时，也可以得出一些结论和规律，为今后的相关研究和器件设计提供支撑和依据。

5. 计划进度
本课题的时间安排如下：
第一阶段：材料设计和制备。

时间：2个月。

第二阶段：样品表征和实验测试。

时间：3个月。

第三阶段：数据分析和结果讨论。

时间：2个月。

第四阶段：论文撰写。

时间：1个月。

6. 参考文献
(1) Smith D. R., Padilla W. J., Vier D. C., et al. Composite Medium with Simultaneously Negative Permeability and Permittivity. Physical Review Letters, 2000, 84(18): 4184-4187.
(2) Huang Z., Fu Y. H., Li Y. F., et al. Optical negative refraction in metamaterials. World Scientific, 2007.
(3) Guo R., Zhou L., Li Y., et al. Low frequency negative permittivity and negative permeability metamaterial construction and application. Journal of Physics D: Applied Physics, 2010, 43(13): 135102.
(4) Zhou J., Sun Y., Guo R., et al. Low-frequency negative-refraction index metamaterial using perforated-ground-plane structures. Applied Physics Letters, 2008, 92(8): 084102.
(5) Guo R., Li Y., Guo H., et al. Low-frequency negative index of refraction metamaterial. Applied Physics Letters, 2007, 90(19): 193505.。