入射角度和偏振對錐形硅納米線光譜行為的影響

仝 杰, 雷煜卿, 李英峰, 李美成, 張明皓, 高中亮

1. 中國電力科學研究院有限公司, 北京 100192 2. 新能源電力系統國家重點實驗室, 華北電力大學新能源學院，北京 102206

引 言

某些特定波段，圓柱形硅納米線(C-SiNW)和錐形硅納米線(T-SiNW)的消光截面可以達到其幾何截面的幾百倍[1-2]。因此，它們在傳感、太陽電池、光催化和發光等領域具有廣泛的應用前景[3-7]。其中，T-SiNW具有更好的廣譜光收集能力[8-9]，其原因是：光收集能力源自硅納米線與特定波長入射光之間的共振；T-SiNW具有連續變化的直徑因而具有連續變化的共振波長。然而，T-SiNW的吸收譜數值卻小于C-SiNW[10]。這意味著T-SiNW不適合被用作光吸收結構，嚴重限制了其在徑向結太陽能電池等領域中的應用[11]。

T-SiNW吸收譜數值小的原因是：長波共振發生在T-SiNW底部，因而其收集的光在頂端入射情況下沒有足夠的吸收距離[10]。據此不難推測，倒置T-SiNW的收集的長波光將擁有很長的吸收距離；同時，其光收集能力也應該與正置的完全相同——其投影尺寸與正置情況完全相同，因而共振模式與正置情況完全相同。即倒置T-SiNW應同時具備良好的光收集和光吸收能力。此外，因傾斜T-SiNW在入射光電場方向的投影尺寸與其傾斜角度及入射光的偏振均有關，其光譜行為將同時受到入射角度和偏振的影響。

本文研究了光的入射角度和偏振影響T-SiNW的消光、吸收譜和吸收/消光比的規律；并借助近場分析，探討了T-SiNW光譜行為的物理機制。分析了T-SiNW散射光角度分布受入射角度和偏振的影響。……