양자점(QD)을 포함한 구조에 TFSF source를 적용할 수 있을까요?

cross-section
quantumdots
tfsf
simulation
plasmonics

#1

아래 그림과 같이, 양자점(quantum dot, QD)을 포함한 나노구조 - 은 나노입자/ZnO/은 필름/실리콘 기판 -에 TFSF(total field scattered field) 소스를 적용하여, 산란(scattering) / 흡수(absorption) / 소멸(extinction) 단면적(cross-sections) 파라미터를 추출하고 싶습니다.
일반적으로 QD이 포함된 구조를 계산할 때는 dipole 소스를 적용하는데, 저는 PbS QD (아래 그림 참고)의 굴절계수(n, k)를 이용하고 TFSF 소스를 적용하여 산란, 흡수, 소멸 단면적을 적용하고 싶습니다.
결론적으로는 QDs 전체 광학시스템에서 미치는 흡수도 증가분을 계산하고 싶습니다.

요약하자면, 굴절계수를 알고 있는 QD 광학시스템에 TFSF 소스를 적용하여 산란,흡수,소멸 단면적을 계산는 방법론을 알고 싶습니다.

Fig1. (a) Optical properties of PbS QDs [1], (b) Schematic representation of PbS QDs utilizing plasmonic nanostructure

참고문헌

[1] Moreels, I., Kruschke, D., Glas, P. & Tomm, J. W. The dielectric function of PbS quantum dots in a glass matrix. Opt. Mater. Express, OME 2, 496–500 (2012).


PS. 동일한 내용의 영문 post가 아래 링크에도 있으니 관심있는 user분들은 참고하시면 좋을 것 같습니다.


#2

위와 같이 random particles 이 substrate 위에 있는 구조에서의 scattering/absorption cross-section을 구하기위해서는 다음과 같이 source 와 boundary condition 을 설정해 주면 됩니다…

시뮬레이션 설정을 함에 있어 다음과 같은 점들을 고려할 필요가 있습니다.

1. TFSF boundary 안에 Au NPs 과 QD array 가 모두 들어오도록 하여야 합니다. (추가적인 것은 Knowledge Base 의 ‘TFSF 의 올바른 사용법’ 링크를 참고하시기 바랍니다.)
2. Au NP 층의 x/y span 을 충분히 크게 잡아주어야합니다. random 하게 분포된 Au NPs 가 주는 영향을 충분히 시뮬레이션에 반영하기 위해서는 그 분포도를 잘 대변할 수 있도록 많은 수의 NPs 가 시뮬레이션 영역 안에 포함이 되어야 합니다.
3. 주어진 particles 의 분포도를 가지고, 이 ‘x/y span’ 을 늘려가면서 계산되어지는 cross-section 값들이 수렴해 가는 정도를 확인하는 과정이 필요합니다.
4. QD 층의 x/y span 은 Au NP 층보다 조금만 크게 잡아주면 될 것 같습니다. 개개의 QD 는 아주 작고, 또 A NP 층을 충분히 넓게 잡아주면 양쪽 끝에 튀어나와 있는 QD 부분이 주는 영향과 QD 층과 TFSF 의 측면 boundary 사이의 간격으로 인한 영향은 무시할 수 있을 것입니다. 이것 또한 convergence test 를 해서 확인을 해 볼 필요가 있으리라 생각됩니다.