1. 研究目的与意义
经典的热辐射理论基于黑体概念。根据stefan-boltxmann定律，两个半无限大平板间的最大辐射热流为，这里是stefan-boltxmann常数，和分别是两个介质的温度。然而，这个定律只在两个介质间的距离远远大于热辐射的特征波长时才成立。这里热辐射的特征波长由维恩位移定律得到。当两个介质间的距离跟热辐射的特征波长相当或小于特征波长时，近场效应就变得越来越重要了。经典的热辐射理论将不再适用，不能用于计算两物体间的热辐射量。在远场，热辐射只通过传播波来传递。而在近场，由于倏逝波的贡献，两物体间的辐射热流得到了极大的增强，甚至可超过黑体辐射。
polder和van hove最先对近场热辐射传递建立模型。这个模型是基于rytov对热辐射的电磁描述。要想理解近场效应，先要对麦克斯韦方程组进行求解。
热产生传播的电磁波，电磁波携带能量从一个物体到另一个物体，导致了能量的净传递。在远场，电磁波主要是以传播波的方式传递能量。倏逝波是另一种电磁波的形式，其在近场起主要的作用。
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容：热光子二极管是一种工作在近场效应条件下并且利用纳米结构中依赖于温度的表面极化激元耦合的非接触性两端器件。这个二极管理论上由于支持红外波段的表面极化激元耦合的端极组成，这两个端极之间有个亚波长大小的真空间隙。本论文拟利用支持表面极化激元的3c-sic作为端极材料，但采用不同的结构，即分别用3c-sic的体材料和薄膜，从理论上设计一热光子二极管。我们讨论其整流效率与结构参数，即真空间隙尺寸、薄膜衬底的电容率、薄膜厚度及结构内耦合表面极化激元的依赖关系，寻找提高整流效率的方法和途径。
预期目标：总结研究过程中的一般结论，分析研究过程中遇到的问题，不断完善论文的撰写，争取在毕业之前发表一篇合格的毕业论文。
3. 研究的方法与步骤
研究方法：（1）综合运用所学知识，独立分析和解决实际问题，内容既结合实际，也努力创新，使自身获得科学研究的基本训练。（2）培养自身正确的研究设计思想、理论联系实际的工作作风和严肃认真的科学态度。（3）进一步训练和提高自身的理论分析能力、科学计算能力、实验研究能力、外文阅读和使用计算机的能力，以及社会调查、文献资料查阅和文字、口头表达等基本技能。
研究步骤：（1）介绍热辐射的基本知识及远场热辐射和近场热辐射的基本概念；介绍涨落电动力学的基本思想，发展历史；阐述近场辐射传热的有关概念和物理机制、热整流原理和国内外的研究现状，说明本工作的意义。（2）推导介质分界面上反射光的反射系数，阐述表面极化激元形成机理和条件，导出其色散关系及其表达的物理意义。（3）掌握3c-sic电容率公式及特点。（4）由两介质之间的总的辐射传热公式，通过数值模拟，讨论3c-sic热光子二极管的整流效率与相关的物理参数、结构参数，即真空间隙尺寸、衬底的电容率、薄膜厚度以及结构内耦合表面极化激元的依赖关系，研究整流效率，寻找提高整流效率的方法和途径。
4. 参考文献
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冯冲，唐祯安.一种新型mems器件中的近场辐射传热现象研究.传感技术学报，2013,26(2).
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张春，曾志刚.近场热辐射研究的最新进展.红外，2010,31(12).
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车志钊.基于涨落电磁理论的平面微纳米尺度热辐射机理研究.哈尔滨工业大学，2007
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（1）3月5日-3月18日 收集资料，完成开题报告；
（2）3月19日-6月5日 组织材料、理论推导、数值计算，进行论文写作，期间在4 月23日-5月6日，接受学院组织的中期检查；
（3）5月16日-5月22日 完成论文初稿，同时完成一篇相关英文文章的翻译、校对、 修改；
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