硅纳米线的消光截面在特定波段可以达到其几何截面的数百倍,这意味着其可以将数百倍于其几何截面范围内的光收集起来.因此,硅纳米线被广泛应用于太阳电池、传感器和光催化等光电子领域.硅纳米线主要有圆柱形(C-SiNW)和锥形(T-SiNW)两种形貌.其中,T-SiNW在更宽的波段范围具有大的消光系数,因而具有更好的广谱光收集能力.然而,当光从顶端入射时T-SiNW的吸收谱的数值却很小,严重限制了其实际应用.因此亟需研究入射角度对T-SiNW光谱行为的影响.偏振也将影响T-SiNW的光谱行为.基于离散偶极近似方法,详细研究了入射角度和偏振对T-SiNW的消光谱、吸收光谱和散射性质的影响.首先,建立了长度1μm、上底直径20 nm、下底直径120 nm的T-SiNW模型;入射角度在0～180°范围内以30°间隔递增;偏振包括平行于入射面和垂直于入射面两种情况.然后,研究了入射角度和偏振影响T-SiNW的消光、吸收谱和吸收/消光比的规律;并借助近场分析探讨了T-SiNW光谱行为的机制.最后,分析了入射角度和偏振对T-SiNW散射光角度分布的影响.结果表明,倒置T-SiNW的消光谱与正置情况完全相同,但其吸收谱数值却大的多:在0.3～0.55μm波段范围内的平均吸收/消光比超过70％.水平放置的T-SiNW消光谱数值最大、吸收谱数值最小,因此具有最强的光收集能力和最小的光吸收占比;同时,还可以将垂直入射光在近似水平的方向上散射出去.与对垂直偏振光相比,T-SiNW对平行偏振光的吸收系数更大,但吸收/消光占比更小.
锥形硅纳米线 光谱行为 入射角度 偏振