如何在Lumerical FDTD中自定义非典型二维材料

二维材料

#1

该二维材料一层二维空穴气(2D hole gas),通过某常规材料暴露在氢等离子体得到。所以它不像石墨烯,砷化镓之类的二维材料一样,可以独立存在或者存在三维形态。所以不能像孙老师的帖子FDTD里是否可以自定义二维材料的表面电导率或者2d material reflection该帖子中一样,通过输入该材料在不同波长下对应的表面电导率或者介电常数得到。
现在我们得到的参数有该材料的载流子浓度(即空穴浓度),载流子迁移率(charge mobility),为常数的表面电导率(在黑暗条件下测得),和表面电阻率。所以FDTD中可以模拟该材料,模拟出其等离激元性质吗?

理论依据:由文献Foundations of plasmonics公式(45)得到二维材料的等离基元的色散关系

其中n_s指载流子浓度,q指等离激元波矢,ε ̅(ω,q) 指等效介电常数,m_p指等离激元质量。该色散关系同样部分适用于石墨烯,除了石墨烯中ω ∝n_s^(1/4),而常规二维材料中ω ∝ n_s^(1/2)。
所以我认为既然石墨烯中激发的等离激元可以在FDTD中实现,所以该材料同样也可以。

PS:论坛里面公式编辑好困难啊!


2D sheet材料模型表面电导率
#2

这个的确是新问题,你最好是找一些文献,看看他们是怎么转换为FDTD能仿真的材料。
我的建议是,有了表面电导率,就可以作为2DSampled Data输入到材料库中


数据文件和导入方法与这个帖子介绍的一样

表面电阻率和电导率是一致的吧?
如果用表面电阻,目前我们有RLC模型材料

不知道能否满足你的要求,因为这个是针对RF应用而设置的。

论坛里一个是不能编辑公式。


#3

谢谢老师,这我就明白我要干嘛了,之前一直在找有没有对应的例子或者前人做过相关的模拟。我现在要找找相关文献看怎样把参数输入到FDTD里面:)


#4

材料库中有两种2D材料模型:


Conductive 2D 需要两个参数
•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]
仅对单个波长正确;
Sampled 2D可以是色散模型,其输入参见前面的连接,方法一样。
表面电导率模型说明参见
https://kb.lumerical.com/en/index.html?materials_conductivity-models.html


#5

按照老师您给的资料,我现在确定我需要用sampled 2D model。现在我们准备测出该材料的optical conductivity参数来导入系统里面进行仿真。
谢谢:)