2D sheet材料模型表面电导率

2d
表面电导率
超薄
二维

#1

目前,FDTD Solutions和MODE Solutions都有2D sheet材料模型,主要是为了解决超薄材料需要非常细网格的问题,以及RF仿真RLC的问题,前者所用材料模型是表面电导率,后者只需要输入相应的电阻、电感和电容即可。
Conductive 2D:需要输入厚度和电导率
•Layer thickness: physical thickness of the sheet which will be represented as a 2D sheet in the simulation [m]
•Conductivity: bulk conductivity of the material [S/m]

Graphene:需要输入散射率、化学势能、温度和层数(Scaling)

PEC:只需要设定即可,内部使用非常大的数值

RLC:不需要添加专门的材料,只需要在添加2D sheet后,选择其材料为RLC:

如果表面电导率是色散的,使用Sampled 2D data,可以自行输入,方法参见


只是将原来的折射率变为电导率就可以,格式一样。
同时,还需要输入厚度:

拟合不满意的话可以自己修正拟合。

如果已经知道3D材料的表面电导率,现在需要转换为2D,可以采用这个方法:
σ(2D) = σ(3D)*Δ;
其中Δ是3D的厚度。

有时间知道介电常数,需要转换为表面电导率,可以有几种方法:

1:根据金属电导率与介电常数的关系, 我们提供了一种简单的方法,就是根据

作转换

注意这两个公式使用了不同的符号。
这里是脚本文件供参考:create_2D_material.lsf (1.5 KB)

详细说明和脚本在这里:https://kb.lumerical.com/en/index.html?materials_create-2d-conductivity.html
需要说明的是,只用在金属的电导率和Permittivity满足第一个公式时这种转换才是正确的,否则就是近似。

2:如果知道它们之间的关系,例如石墨烯,假设已经知道介电常数,也可以根据这个函数反算
image

常见的材料包括PEC、金属、石墨烯、黑磷等。电导率模型详细说明参见https://kb.lumerical.com/en/index.html?materials_conductivity-models.html

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