ナノ構造を用いた量子ドットのTFSFソースの正しい使い方


#1

プラズモニックナノ構造 - AgNP / QD / ZnO層/ Ag膜/ Si基板を含むPbS量子ドット(QD)をシミュレートしたいと考えています(下図参照)。
ほとんどのFDTDシミュレーションの例では、QDの複素屈折率(n、k)は、そのサイズが非常に小さい(1nm未満)ため直接シミュレーションモデルとして用いられるのではなく、一般的に双極子源が用いられます。
この場合、TFSF光源を実装することにより、このQDナノ光学系で散乱/吸収/吸光断面積(CS)を取り出す必要があります。
これらのTFSFシミュレーションを使用して、ナノ構造内のQDの効果を計算することができるかもしれません。
CSデータを評価するためにナノ構造を含む量子ドットにTFSFソースを導入することは適用可能でしょうか?

図1。 (a)PbS量子ドットの光学特性[1](b)プラズモニックナノ構造を利用したPbS量子ドットの模式図

参考文献:
[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).


#2

基板上に無作為な粒子を持つ構造の断面散乱/吸収は,以下のように光源と境界条件を設定することで計算可能です.

シミュレーションを設定する上での注意点は以下です.

  • Au NPsとQD arrayはTFSF境界内になければなりません.'Correct usage of TFSF source’のさらに詳しい情報を知りたい場合は以下を参照してください.
    https://kb.lumerical.com/en/index.html?ref_sim_obj_tfsf_sources_usage.html
  • ナノ粒子の無作為な分布を説明するためにはAu NPs 層の’x/y span’を十分大きな値に設定します.シミュレーション領域に十分な数の粒子を配置することで,粒子の無作為性を適切に表現します.
  • 構造と’FDTD’ objectのx/y spanを変化させ,収束テストを行います.複雑な構造や広いシミュレーション領域を考える場合,まずは2Dでシミュレーションの様子を見てから3Dでさらにシミュレーションを行うと良いでしょう.
  • QD 層の’x/y’ spanは’Au NP’層より少しだけ広く設定するとよいでしょう.QD 層の側面において飛び出している構造の影響と,TFSF境界とQD層の間の隙間の影響は,'Au NP’層の’x/y span’を大きくすることで無視できます.これは収束テストで確認できるでしょう.