Au 5 nm 위 은나노와이어 코팅된 구조체의 투과도

random
transmission
nanowire

#1

안녕하세요.
FDTD 입문한 초보자입니다.
제 sample의 경우 Au 5 nm(박막)를 유리 위에 증착한 후, 은 나노와이어를 spin coating하여 무작위로 코팅합니다. (아래 SEM 첨부)
저는 FDTD에서 은나노와이어를 비주기적으로 형성하고 이를 boundary condition에서 periodic으로 설정하였습니다.

위 sample을 제작하고서 transmittance를 측정한 실험값과 제가 설계한 FDTD의 시뮬레이션 값이 많이 달라 혹시 시뮬레이션이 잘못 된 곳이 있는지 문의드리고자 합니다.

제가 설계한 fsp 파일입니다.
Au 5 nm_AgNW_1.fsp (310.4 KB)

아래는 실제 sample의 투과도 그래프와 SEM 이미지 입니다.


#2

실험결과와 유사한 시뮬레이션 결과를 얻기 위해서는 우선적으로 실험에 사용된 구조물을 시뮬레이션에 잘 반영을 해주어야 합니다. 현재 시뮬레이션의 구조는 시뮬레이션 영역내에 포함된 구조물의 수가 아주 적을 뿐만아니라, x/y 방향으로 모두 periodic boundary 를 사용하였으므로, 4개의 nano wires 의 일부분이 xy 면에 무한히 반복되는 구조입니다. 이는 위의 SEM 이미지에 보여지는 random 한 wire 의 분포와는 전혀다른 구조라고 볼 수 있으므로, 실험과 유사한 시뮬레이션 결과를 기대하기가 어렵다고 할 수 있습니다.

시뮬레이션을 향상 시키기위해서는 그림과 유사하게 nano wire 들을 random 하게 배치하고, 그 길이도 random 하게 해수는 작업이 선행되어야 할 듯합니다. Random wires 는 Object library 의 random particle structure group 을 수정하여 사용하면 됩니다.

그것이 완성되면, 시뮬레이션 영역을 넓게 잡고, 충분히 많은 수의 random wire 가 포함되게 하여 randomness 를 시뮬레이션에 반영해주어야 합니다. 그리고, x/y boundary 는 periodic 으로 하여 planewave 를 사용하면 됩니다.
Randomness 를 충분히 잘 반영한 시뮬레이션 결과를 얻기위해서는 한번의 시뮬레이션으로 끝내는 것이 아니라, 많은 수의 random 분포에 대해 각각 시뮬레이션을 해주고, 그 결과를 averaging 하는 작업이 필요하리라 생각합니다. 이는 실험값을 구할 때에도 동일하게 적용되어야 하는 것으로, 여러 다양한 지점에서 transmission 값을 측정하여 평균을 구하는 것이 좋을 듯합니다.