用于最大化近场辐射传热的最优材料
光学
2020-07-28 v1 应用物理
摘要
我们考虑所有因果体材料、二维材料和超材料空间，以实现最大近场辐射传热（RHT）。因果性约束了等离激元响应可发生的带宽，解释了理想材料的两个关键特征：小背景介电常数（二维材料中最小的高能跃迁），以及类 Drude 自由载流子响应，二者共同最优地产生超出理论最先进水平的 10 倍增强。我们确定透明导电氧化物、III-氮化物和石墨烯为应提供近乎理想的近场 RHT 速率的材料，若掺杂以在我们所称的“近场 Wien 频率”处展现等离激元共振。深亚波长图案化可提供边际的进一步增益，代价是极小的特征尺寸。最优材料具有适中的损耗率和在 300K 温度下 19 {\mu}m 处的等离激元响应，表明在中远红外波长处利用低载流子浓度且无需最小化损耗的等离激元学新机遇。
引用
@article{arxiv.2007.13508,
title = {Optimal materials for maximum near-field radiative heat transfer},
author = {Lang Zhang and Owen D. Miller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.13508},
year = {2020}
}
备注
15 pages, 10 figures, supplementary materials available