Browsing by Author "曾義閔"

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    以半導體銻化銦研究光學負折射現象
    (2014) 曾義閔; Yi-Min Zeng
    負折射現象最早於1958年由蘇聯物理學家Veselago提出。Veselago提出了左手材料的概念，顛覆了物理學的傳統知識。左手材料從此成為近十餘年來物理學界熱門的研究話題。最近(2013年)，Fedorov 和 Nakajima研究得出使用非左手材料如金屬材質也可得到負折射現象，這篇研究對於不均勻波的敘述以及材料結構有更深一層的探討。本篇論文將金屬取代為半導體，使用InSb作為半導體材料。我們參考Sánchez 和 Halevi 於2003年發表的研究報告，當中對於InSb材料參數講述詳細。 基於先前的研究成果，我們根據真實實驗數據進行理論數據模擬，成功找出發生負折射現象的最佳條件。並且，對於參數間的相互影響也進行了詳盡的分析。半導體性質受三種參數影響：溫度、參雜濃度、入射波頻率。在此，利用Snell's law進行相關推導，找出折射角與材料參數之間的關係，此關係式讓我們判斷負折射現象的發生。接著，我們將半導體材料以及介電材料進行週期性排列，形成一維光子晶體。光子晶體有獨特的特性，除了半導體參數影響外，厚度比例也是影響的因素。我們設定光波沿x-z正向傳播，使用群速度作為判斷負折射現象發生條件。當x方向的群速度沿相反方向行進，可判斷負折射現象發生。 本論文架構如下：第一章講述InSb基本參數、不均勻波理論以及光子晶體概論等基本介紹；第二章講述本論文重點理論-負折射現象的基本概念；第三章推論出在不均勻介質中，負折射理論的關係式；第四章，進入本篇論文主要研究，分別闡述理論以及展現數值分析結果，詳盡的描述材料參數的相互關係；最後，在第五章，我們從半導體光子晶體基本理論出發，完整推導在光子晶體中，群速度的表達式，並且改變模擬的操作變因，多面向地分析負折射發生條件以及負折射發生之明顯程度。