FDTD模拟电场强度模拟结果比文献大


#1

我最近模拟了一个蝴蝶结型的纳米颗粒阵列结构,发现在网格精度到0.5nm时,最大电场强度几乎达到10的7次方,比一般文献报道的大一两个数量级。文献也是用的FDTD模拟,但没有发现有报道有我这么大的。我想问一下这是怎么回事啊


#2

可能与你使用的ConformalMesh有关,先用折射率监视器查看一下;
此外,也可能是尖点区域,与网格大小有关,实际结构可能没有没那么尖;
也可能还有其它问题。如果是正式用户,可以邮件发来你的文件;或者上传到这里我们看看。


#3

conformal 0 bowtie bian90nm40nm-10array SiO224 Au100.fsp (262.8 KB)
conformal variant0 和conformal variant 1我都试了一下,不过峰位都和文献对不上,文献是理论模拟的,说是锐化边角,我看了文献内容和结构,没发现对尖端有特殊处理


#4

锐化边角是指什么意思?是锐角还是钝化?
一般来说,这个尖角越尖,电场越强。金属表面的电势是一样的,电场反比于距离,两点的距离越小它越强,理论上可以非常大。我记得《物理》杂志上多年前曾讨论多针尖上的电场。

建议你做个测试:逐步较小网格尺寸,看看局部的电场是不是收敛,另外也将最强的地方放大到能看到网格。因为FDTD显示的是网格点上的电场,如果用周围几个网格点来平均,可能就不会很大。任何实际制造的器件都不会如几何结构那样尖。

这里面可能涉及一些理论问题,你可以研究一下。如果和文献比,最好用相同的网格,实际上,单个网格点上的强电场并不能说明实际问题。


#5

好的,谢谢老师,其实主要是怕自己设置有问题。conformal variant0 和conformal variant 1的选择上也拿捏不准。如果网格足够小,这两个选择得到的结果应该一致,是这样的吗?


#6

如果网格足够小这两个选择得到的结果应该一致。 但是怎么才算“网格足够小”将取决于实际结构,并没有统一的标准。参见Mesh refinement options 里面的说明:


使用conformal variant 1 必须作收敛性测试,一般比较复杂,参见这个介绍:Convergence testing for the FDTD solver