マイクロナノ太陽光／熱ふく射制御デバイスの構造最適化

微纳太阳/热辐射控制装置的结构优化

• 批准号: 13J03205
• 负责人: 居城 俊和
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J03205/
• 关键词: 熱ふく射; 近接場; 生体模倣; 太陽光

前年度に構築した近接場熱ふく射エネルギー輸送量を評価する実験装置を改良し、平行平板同士のふく射エネルギー交換量をギャップ1～100μmの範囲において従来よりも非常に高い精度でエネルギー交換量を定量評価できた。さらにエミッタ/レシーバとして用いている石英基板上に5μm角の矩形空洞を多数形成した試料を用意し、同様な手法でふく射エネルギー交換量の評価に成功し、微細空洞により近接場ふく射エネルギー交換量が飛躍的に増大することを明らかにした。金矩形空洞同士を持つエミッタ/レシーバ間においてのみ、エネルギー交換量増大現象が見られたことからエミッタ表面に局在している表面プラズモンが、ギャップが極めて小さい時に同じ構造を持つレシーバへ伝播することでエネルギー交換量の増大に寄与していると考えられる。以上の現象を検証するため、前年度に開発した揺動散逸定理に基づく熱ふく射現象解析コードを用いて金周辺部におけるふく射エネルギー分布（電場分布）を計算し、考察を行った。計算結果から、金空洞内部において非常に強い電場が形成されていることが分かった。これは矩形空洞の共振理論で説明できるように、空洞内部では電場の定在波が存在することに対応する。また、凸部においても近空洞内部で形成される電場とほぼ同じ強度の電場が形成されていることがわかった。一方、空洞の凸部表面から5μmより上方では、空洞周辺部とくらべて電場強度が小さいことがわかる。電場強度のZ方向依存性を確認したところ、凸部表面から5μm以下の範囲では、表面に近づくにつれ指数関数的に電場強度が強くなっていることが分かった。以上の数値計算結果より、金空洞を持つエミッタ周辺部では空洞内部および凸部に強い電場が局在し、ギャップが非常に小さい時局在している電場がレシーバ伝播することでふく射エネルギー交換量の増大に寄与していると考えられる。

In the previous year, the accuracy is very high, and the accuracy is very high. Most of the rectangular cavities with an angle of 5 μ m on the quartz substrate are used to form the intention of the material, the same method, the same method, the same In the golden rectangular cavity, there is a great deal of information on the surface of the system, such as the volume of communication, the volume of communication. The above information is similar to that of the previous year, and that of the previous year, such as the calculation of the distribution (electric field distribution), the calculation and investigation of the radiation distribution (electric field distribution). The calculation results show that the internal market of the gold hole is very strong and the electric field is very strong. The resonance theory of the rectangular cavity shows that the temperature field inside the cavity is sensitive to the existence of the wave wave. The steel and convex parts are closed to the interior of the cavity to form an electric field with the same strength to form a prestressed electric field. On one side, the surface of the convex part of the cavity is above 5 μ m, and the strength of the electric field in the perimeter of the cavity is small. The Z-direction dependence of the field strength confirms the temperature range of the convex surface below 5 μ m, and the field strength of the near-temperature temperature index of the convex surface. The results of the above calculation results, the gold hole holds that the bulge of the interior of the railway station is very strong, and the computer field is very small in the market. It is very important for the radio station to broadcast the sales volume, and send it to the police.

项目成果

Optical analysis of bioinspired plasmonic structures for light absorption enhancement of ultrathin film silicon solar cell

用于增强超薄膜硅太阳能电池光吸收的仿生等离子体结构的光学分析

• 发表时间: 2013
• 作者: 居城 俊和;山田 昇;Teruyuki Hirano;齋川賢一;秦和弘;大谷哲;居城俊和
• 通讯作者: 居城俊和

表面微細構造を有する平行平板間における近接場熱ふく射エネルギー輸送の実験検証

具有表面微结构的平行板间近场热辐射能量传输的实验验证

• 发表时间: 2014
• 作者: Toshikazu Ijiro;Noboru Yamada;居城俊和，山田昇
• 通讯作者: 居城俊和，山田昇

Inverse Design of Selective Concentrator Microlens Using Evolutionary Algorithm

采用进化算法的选择性聚光微透镜逆向设计

• DOI: 10.1299/kikaib.79.712
• 发表时间: 2013
• 期刊: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS Series B
• 作者: 居城俊和;山田昇
• 通讯作者: 山田昇

ふく射機能性複雑微細構造の電磁波解析および最適化

具有辐射功能的复杂微结构的电磁波分析和优化

• 发表时间: 2013
• 作者: K. Hada;M. Giroletti;M. Kino;G. Giovannini;F. D’Ammando;C. C. Cheung;M. Beilicke;H. Nagai;A. Doi;K. Akiyama;M. Honma;K. Niinuma;C. Casadio;M. Orienti;H. Krawczynski;J. L. Gomez;S. Sawada-Satoh;S. Koyama;A. Cesarini;S. Nakahara;M. A. Gu;Satoshi Ohtani;居城俊和
• 通讯作者: 居城俊和

Near-field radiative heat transfer between two parallel SiO2 plates with and without microcavities

• DOI: 10.1063/1.4905601
• 发表时间: 2015-01-12
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Ijiro, T.;Yamada, N.
• 通讯作者: Yamada, N.