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为了解决空穴扩散长度和光子穿透长度不匹配的问题。第一类方法是采用特征尺寸为101 nm、厚度与波长相当（~ 500 nm）的α-氧化铁薄膜，101 nm的特征尺寸可以减小空穴输运距离；~ 500 nm的厚度可以增大α-氧化铁的吸收率。但这些结构长径比很大，使得实际制备出的结构和形貌往往偏离设计[8-9]，恶化空穴输运，因此体相损失大[10]。第二类方法是采用α-氧化铁超薄膜。因为超薄膜的厚度一般为几十纳米，与扩散长度相当，所以采用超薄膜可以有效地减少复合损失。而非平面超薄膜因为加工难度高、比表面积大，有着成本较高、表面复合损失较大的缺陷，因此该课题研究的是平面超薄膜[11-13]。文献综述

1。2  研究现状及存在问题

1。3  课题研究工作

1。3。1研究目标

通过本课题研究： (1) 了解国内外对增强氧化铁吸收特性的研究现状和发展方向； (2) 熟悉多层薄膜结构热辐射特性的基本理论和研究方法； (3) 应用所学专业基础知识，揭示平面超薄膜结构增强热辐射吸收机理。

1。3。2研究内容

内容和要求包括：(1) 原始数据：常见金属材料、透明材料和氧化铁的光学常数； (2) 技术要求：研究对象为平面多层薄膜结构； (3) 工作要求：编写氧化铁/银多层薄膜吸收率的计算程序，计算太阳能光解水制氢的效率。

2  数学物理模型

2。1  物理模型

本课题首先以真空/半导体/金属基底结构为对象（如图1(a)所示），研究平面超薄膜结构增强热辐射吸收的机理。选取锗（Ge）作为典型半导体材料、银（Ag）作为典型金属材料，波长范围300-800 nm（太阳光谱能量较大的波段）。在此基础上，以水/α-氧化铁/银基底结构为对象，研究平面超薄膜结构在太阳能光解水制氢中的应用，波长范围300-590 nm（590 nm对应α-氧化铁能带间隙2。1 eV）。来,自.优;尔:论[文|网www.youerw.com +QQ752018766-

图2。1平面超薄膜结构：(a) 真空/半导体/金属基底结构；(b)水/α-氧化铁/银基底结构

2。2  计算方法

本文采用传递矩阵方法（transfer matrix method）计算多层薄膜结构的反射率、吸收率等光谱特性参数；采用matlab软件编写相关程序，再用origin软件将计算结果绘制成图。

考虑包含N层介质的结构，介质1（通常为真空）和N（薄膜的基底）满足半无限大假设，介质2–(N-1)为薄膜。对于第n层，和分别表示从第n-1层入射至界面和从界面出射的电磁波；和分别表示从第n层入射至界面和从界面出射的电磁波