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电子设备和数字系统的大量使用不可避免地产生大量电磁干扰,严重影响日常生活。为了解决该问题,目前致力于高效微波吸收材料的研究。然而,大多数微波吸收材料通常具有较厚的厚度(超过毫米级)以衰减足够的电磁波。由于集成微波电路和吸收涂层的迅速发展,在微波吸收领域迫切需要更薄的匹配厚度(≤1mm)。因此,探索超薄吸收体具有重要意义,减小吸收体厚度的关键是提高吸收材料的介电常数或磁导率。对于磁性材料,由于Snoek的限制,磁导率通常很难在高频下增加,因此高介电常数的材料被认为是超薄微波吸收体在高频下的潜在竞争者。但是,大多数高介电常数材料通常伴随着较高的介电损耗,导致电磁波在材料表面一次反射过大。由于高介电常数与介电损耗不易匹配,超薄吸波材料(≤1mm)仍是微波隐身材料设计的难点之一。
拓扑绝缘体因其独特的表面状态而在电子和半导体领域显示出巨大的潜力。基于其纳米结构中导电表面状态的可调电传输特性,大多数拓扑绝缘体可能是出色的微波吸收材料。相较于其他拓扑材料,Bi2Te3作为拓扑绝缘体由单个狄拉克锥构成简单表面态,并具有窄带隙(约0.145eV)。本文研究了不同结构的Bi2Te3纳米材料,探究其超薄微波吸收性能,并依据传输线理论提出了可表征任意材料的输入阻抗匹配系数Mz。
通过溶剂热法制备出一系列Bi2Te3纳米片,并研究了基于聚乙烯吡咯烷酮(PVP)含量调控纳米片的形成机理。由于拓扑绝缘体独特的表面导电特性,单个纳米片等效于微电容器,而多个纳米片的堆叠则等同于微电容器的并联,其厚度和数量变化与介电常数密切相关。同时,基于拓扑绝缘体厚度依赖的电导特性,纳米片的尺寸调节可进一步调控介电损耗。区别于传统材料对介电参数的单一调节,拓扑绝缘体介电常数与介电损耗的独立调控更易于实现阻抗匹配,获得仅为0.77mm亚毫米厚度下的超薄微波吸收,是目前被报道的吸波体中最薄的匹配厚度。
通过无模板化学合成法制备出Bi2Te3纳米棒,并探究了一维纳米棒结构基于乙二醇的生长机理。Bi2Te3纳米棒的介电损耗由表面的迁移电导及无序纳米棒间的跳跃电导共同决定,与高介电常数更易达到良好匹配。独特导电表面态为阻抗匹配提供了便利,低负载下实现了0.9mm厚度下的超薄微波吸收。
拓扑绝缘体因其独特的表面状态而在电子和半导体领域显示出巨大的潜力。基于其纳米结构中导电表面状态的可调电传输特性,大多数拓扑绝缘体可能是出色的微波吸收材料。相较于其他拓扑材料,Bi2Te3作为拓扑绝缘体由单个狄拉克锥构成简单表面态,并具有窄带隙(约0.145eV)。本文研究了不同结构的Bi2Te3纳米材料,探究其超薄微波吸收性能,并依据传输线理论提出了可表征任意材料的输入阻抗匹配系数Mz。
通过溶剂热法制备出一系列Bi2Te3纳米片,并研究了基于聚乙烯吡咯烷酮(PVP)含量调控纳米片的形成机理。由于拓扑绝缘体独特的表面导电特性,单个纳米片等效于微电容器,而多个纳米片的堆叠则等同于微电容器的并联,其厚度和数量变化与介电常数密切相关。同时,基于拓扑绝缘体厚度依赖的电导特性,纳米片的尺寸调节可进一步调控介电损耗。区别于传统材料对介电参数的单一调节,拓扑绝缘体介电常数与介电损耗的独立调控更易于实现阻抗匹配,获得仅为0.77mm亚毫米厚度下的超薄微波吸收,是目前被报道的吸波体中最薄的匹配厚度。
通过无模板化学合成法制备出Bi2Te3纳米棒,并探究了一维纳米棒结构基于乙二醇的生长机理。Bi2Te3纳米棒的介电损耗由表面的迁移电导及无序纳米棒间的跳跃电导共同决定,与高介电常数更易达到良好匹配。独特导电表面态为阻抗匹配提供了便利,低负载下实现了0.9mm厚度下的超薄微波吸收。