如何找到材料库中没有的材料折射率,并输入到软件中?

虽然材料库中有很多材料,但是没有我需要的材料,例如III-V族的Si3N4 (SiN),我怎么找到这些材料的折射率?找到后如何输入到MODE Solutions或者FDTD Solutions中?

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经常接到类似的询问邮件,因此这里做一个统一答复。
由于每个人常用的材料并不多,但是如果将所有材料(permittivity, refractive index)都收集到材料库中,用户感觉会比较麻烦,特别是III-V族的化合物半导体材料很多,参见一个不完全的列表


另外组分不同折射率也不同,例如Al(x)Ga(1-x)As将随x儿变,还有更复杂的,多组分的。因此材料库中仅给出了一部分常用的材料。

Lumerical软件给用户很多自由,例如可以自输入(import)材料特性。如何输入见后。

如何找到这些材料呢?这个主要靠用户自己了,因为多数文献是有版权的,我们不能自行发给用户。用户可以通过下列一些途径获取:
查文献
询问材料供应商
网上搜索
等等
这个网站提供了下列材料的特性
image
http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/nk/
此外还有
https://refractiveindex.info/
https://materials.springer.com/ (可能需要付费)

例如,我在网上找到Si3N4的材料特性
https://www.filmetrics.com/refractive-index-database/Si3N4/SiN-SiON-Silicon-Nitride
可以下载其TXT格式的数据,刚好是我们软件所需要的。 如果是Excel数据,你可以拷贝为TXT格式。如果是文献上找到的数据,你需要自己编一个TXT文件,第一列是波长(或者频率),第二、三列为折射率或者介电常数的实部和虚部,参见
https://kb.lumerical.com/en/index.html?materials_creating_sampled_data_material.html

如何添加:
有了TXT文件,用户可以点击材料库(Materials),在弹开的窗口选Add,在下拉菜单里选 Sampled data. 此时软件自动产生一个名为New material 1 的材料,用户可以更改新材料的名字,例如Si3N4。用户可以在Color那里修改新添材料显示的颜色,例如我选青色。接着,用户点击窗口的右下角Import data。在新弹出的窗口,点Select File 选定TXT文件,再选择Permittivity或者Index, 以及Frequency或者Wavelength和它们的单位,也就是你在生成TXT文件时所用量的全部信息,再点击Next, 文件弹出数据供你查看,以防文件选择错误。检查无误后,点Next后新窗口显示没有发现问题,就可以点Finish完成材料输入。

接着你就可以开始你的设计了。不要忘了,对于你需要仿真波长范围,仿真前需要查看材料拟合。有个俗语,Your result can only be as good as your model. 材料正确,才能保证结果不因材料而出现问题。

需要注意的是,有些文献/网站仅提供了折射率实部,很多情况下这是不够的,最好是也同时提供虚部,否则,可能会对材料拟合造成影响,这是因为Lumerical的材料拟合模型MCM遵守KK关系,适合自然材料。


参见附件。SiN.fsp (241.3 KB)
Si3N4.txt (3.6 KB)

需要提醒的是,虽然上面是以折射率为例,如果用户的数据是介电常数,方法完全一样,TXT文件的格式也完全一样,只是 将n(real) 用 esp(real);将 n(imaginary) 代替 eps(imaginary)就可以。再输入时可以选 Index 或者Permittivity:
image

其它方法参见 如何添加一个几何形体的材料--初学者

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