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zdzhang木蟲 (正式寫手)
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[求助]
銀的Debye-Drude模型介電常數(shù)與實(shí)驗(yàn)值的比較
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| XFDTD計(jì)算銀采用的Debye-Drude模型在可見光波段的精度并不理想, 用Debye-Drude模型計(jì)算得出的介電常數(shù)ε (ω) = ε∞ + (εs - ε∞)/(1 + iωτ) + σ/iωε0與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（可從Handbook of Optical Solid Constant一書中得到）比較，發(fā)現(xiàn)兩者的差別很大，這怎么辦呢？ |
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感謝參與，應(yīng)助指數(shù) +1
zdzhang: 金幣+5, ★★★很有幫助 2013-04-29 15:09:32
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可根據(jù)Handbook of Optical Solid Constant一書中的參數(shù)（沒記錯(cuò)的話，區(qū)間是從0.5eV——6eV范圍內(nèi)）進(jìn)行曲線擬合； 用Debye-Drude模型計(jì)算得出的介電常數(shù)在可見光的紅光及近紅外部分（600nm——2000nm這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)）能夠與上述參數(shù)很好的符合； 在短波長(zhǎng)（200nm——600nm）范圍，用Debye-Drude模型計(jì)算得出的介電常數(shù)與書中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確實(shí)存在著較大的差異. |
2樓2013-04-29 09:37:43
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3樓2013-04-29 15:08:45
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4樓2013-04-29 17:09:27
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5樓2013-04-29 23:23:28
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【答案】應(yīng)助回帖
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zdzhang: 金幣+2, ★★★很有幫助, 非常感謝您的回答，對(duì)我有很大幫助，謝謝啦 2013-04-30 23:09:48
zdzhang: 金幣+2, ★★★很有幫助, 非常感謝您的回答，對(duì)我有很大幫助，謝謝啦 2013-04-30 23:09:48
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Debye-Drude模型是依據(jù)材料內(nèi)部自由電子的阻尼運(yùn)動(dòng)來建立的， 在高頻（短波長(zhǎng)）范圍，自由電子運(yùn)動(dòng)跟不上外場(chǎng)的變化，所以繼續(xù)用Debye-Drude模型來描述會(huì)存在較大的問題。 看到圖片了， 至于你說的用Debye-Drude模型計(jì)算的銀的介電常的虛部是負(fù)數(shù)， 我認(rèn)為是你選取的參數(shù)[ ε∞ 、εs 、ε0、τ、σ(主要是后兩者)]有問題， 參考一下別人的文獻(xiàn)中參數(shù)是如何取的。 |
7樓2013-04-30 10:09:19
【答案】應(yīng)助回帖
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感謝參與，應(yīng)助指數(shù) +1
zdzhang: 金幣+3, ★★★★★最佳答案, 非常感謝您 的回答，你的回答完全滿意。但是，樓上一位同仁也很認(rèn)真的回答啦，我想也給他2個(gè)金幣，不好意思啦啊 2013-04-30 23:09:02
華麗的飄過: 金幣+5, 3q 2013-05-08 03:55:46
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華麗的飄過: 金幣+5, 3q 2013-05-08 03:55:46
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你可以參考一下下面的文章 http://ioe.pim.tsinghua.edu.cn/faculty/wangj/2007/2.pdf 其中Ag的參數(shù)為：εs＝－9530.5 ε∞＝3.8344 σ＝1.1480e+7[S/m] t=7.35e-15[s] 文章中也有計(jì)算出來的Ag的實(shí)部與虛部的分散關(guān)系，虛部是正的 之所以你計(jì)算出來的虛部是負(fù)數(shù)，可是是因?yàn)槎x的原因 文章中定義 debye model為ε (ω) = ε∞ + (εs - ε∞)/(1 + iωτ) + σ/iωε0＝ε'-iε'' 其中iε''前面的符號(hào)是負(fù)的，所以作圖的時(shí)候要plot(wavelength,-imag(ε (ω)))， 可能你只是忘記了負(fù)號(hào) debye model中定義：ε (ω)＝ε'-iε'' drule model定義：ε (ω)＝ε'+iε'' 經(jīng)常用到的應(yīng)該是ε (ω)＝ε'+iε''，是debye model的定義比較特殊么，對(duì)debye model不是很了解，如果有專門的論文，希望能分享一下 |
8樓2013-04-30 13:03:51
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你好，今天偶然看到關(guān)于xfdtd中關(guān)于debye-drude的帖子，我最近也正好遇到類似的問題，一直沒有得到解決。如果按照您提供的這邊文章《Modified Debye model parameters of metals applicable for broadband calculations》的公式帶入文章給的參數(shù)的確算出來的ε (ω)是一個(gè)虛部為負(fù)數(shù)的復(fù)數(shù)，這和樓上畫圖結(jié)果一樣。如果按照定義ε (ω)＝ε'-iε''，那么畫ε'，ε''的曲線當(dāng)然和handbook的參數(shù)基本一致（也即ε''變成了正數(shù)）。 但是問題出來了：這里定義ε (ω)＝ε'-iε''只是指什么？它是指xfdtd在運(yùn)算的時(shí)候用ε (ω)，而這個(gè)參數(shù)中的ε'和ε'是分別取值你材料模型得到的實(shí)部和虛部（這里為debye-drude模型得到ε1(ω)＝ε1'+iε1''中的ε1'和ε1''，注意這里ε1''為一個(gè)負(fù)值），那么把ε1'和ε1''帶入后，得到的ε (ω)實(shí)際的虛部為一個(gè)正值了，也就是增益材料，會(huì)導(dǎo)致求解不收斂。 我按照文獻(xiàn)給的參數(shù)設(shè)置 幾個(gè)金屬，壓根求解不了，開始后不一會(huì)系統(tǒng)就會(huì)提示檢測(cè)的不收斂，強(qiáng)制停止。不信大家可以試試。。 |
9樓2014-05-13 19:24:31
zdzhang
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