二维周期光子晶体的带隙工程

本文对二维周期性光子晶体中半导体（介质）圆柱体嵌入介质（半导体）基底系统中等离子体的色散特性进行了理论研究。我们考虑了正方形和六边形两种排列方式，并在局域理论框架下使用平面波方法计算了广泛的等离子体能带结构。结果表明，这种半导体-介质复合材料可产生巨大的全带隙（带隙/中频率比约为2），其中等离子体传播是被禁止的。最有趣的是，最低能隙出现在阈值频率以下，延伸至零频率。该能隙的最大大小由包含物或基底的等离子体频率决定。一般而言，介电常数（及等离子体频率）的差异越大，最低能隙越大。无论是否出现某些更高能隙，最低能隙始终在两种几何结构的整个填充比范围内存在。正如光子和声子带隙晶体一样，半导体带隙晶体应对固体等离子体中有用的半导体器件设计具有重要意义。