1. 研究目的与意义及国内外研究现状

纳米结构是现代光电子器件的基本结构之一，半导体器件中金属纳米粒子结构在电磁场的作用下具有一系列与表面等离激元相关的电磁场表面拉曼增强、异常光传输、电偶极耦合等新奇的物理效应。通过计算机数值仿真技术深入研究其中的局域耦合增强效应和相关的基础物理问题具有重要的科学意义和应用价值，不但为调控发光二极管的光电过程及提高电光转换效率等问题提供了新方法和新方向，同时为我国节能减排工程提供了新思路。

研究金属纳米粒子在电磁场中的场局域效应、能量的传输和耦合效应等基本物理问题，深刻认识和理解电磁场和金属纳米粒子相互作用产生的等离子体共振特性的物理规律，可以为利用金属纳米粒子提高LED的发光效率提供理论指导。

国内外研究现状

目前国内外对于金属纳米粒子的等离子体共振特性的研究尚缺乏统一的理论解释，一般的理论往往偏向于特定形状的纳米粒子，不具有普适性。相应的关于LED结构优化也缺乏明确的理论指导，尤其在光提取效率提升方面，各种不同结构的几何参数如何改变LED结构内的能量分布进而如何最终影响LED的光提取效率，其机理尚不明确，迫切地需要我们通过研究去阐明。

2. 研究的基本内容

（1）研究时域有限差分算法，将其运用于金属纳米粒子的数值模拟之中。

（2）根据led的发光原理和特性分析出提高其发光效率的途径。

（3）通过金属的色散模型结合时域有限差分方法，实现金属纳米粒子结构在led中的计算机数值仿真。

（4）通过fdtd数值仿真,探究金属纳米粒子的近场增强效应。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

（1）学习处理电磁场问题的基本方法和时域有限差分的基本算法。

（2）学习并能熟练操作fdtd solutions软件进行光学仿真。

（3）利用fdtd solutions软件设计不同的金属纳米粒子结构。

4. 参考文献

[1]赵佳. 利用金属—介质纳米结构增强led发光的fdtd数值模拟研究[d]. 济南：山东大学，2011：1，48.

[2]李云辉，江海涛，李宏强，等. 光子晶体微腔研究进展[j]. 同济大学学报（自然科学版），2005，33（7）：864.

[3]高晖. 利用纳米尺度金属/介质结构增强gan基蓝光led发光效率的研究[d]. 济南：山东大学，2012：1.

[4]bozhevolnyi s, garcia-vidal f. focus on plasmonics[j]. new journal of physics,2008,10(10):105001.