[发明专利]一种材料介电张量测量方法

说明书

本发明属于材料基础物理特性研究领域，并具体公开了一种材料介电张量测量方法，其首先由预设待测材料介电张量初始值ε(E)确定偏转换矩阵T_p和透射矩阵T_t，进而由偏转换矩阵T_p、透射矩阵T_t和入射矩阵T_i得到待测材料表面电磁波的传输矩阵；然后由该传输矩阵T_m确定待测材料理论穆勒矩阵谱MM_Cal(E)，将该理论穆勒矩阵谱MM_Cal(E)与待测材料测量穆勒矩阵谱MM_Exp(E)进行拟合分析，从而得到待测材料的介电张量。该介电张量计算方法基于一般性理论，操作流程清晰明了，获取结果全面可靠，适用于求解各类材料的介电张量。

技术领域

本发明属于材料基础物理特性研究领域，更具体地，涉及一种材料介电张量测量方法。

背景技术

材料科学的不断发展与进步加速着人类工业化进程，对材料微观光电、机械、热学等性质的深入研究以及创新应用是驱动国家工业机器高效运转的核心引擎。信息时代的今天，材料的基础物化特性受到极大关注，尤其是进入21世纪以来，随着材料合成工艺的进步与成熟，大量纳米材料得以高质量制备，量子点、纳米线(管)、二维材料等新材料层出不穷。为此，一些小型化、微型化、量子化的新颖器件被不断设计制造出来，并逐渐从实验室走向工业界。一些基于新材料的创新设备表现出十分优异的特性，并具备一些奇特属性(如：极化依赖光电响应、各向异性光电响应、量子Hall效应、超导、拓补性及Weyl半金属性等)，虽然这些优异属性可显著提高相应器件的性能，但这些器件的最终性能直接依赖于构成材料的一系列本征物理参量，尤其是其介电张量。材料介电张量的准确获取对于探索理解其压电、铁电、热释电等固有性质均具有深刻指导意义，此外，对材料介电张量的分析研究也可促进相应器件的深入量化设计及性能提升。

材料介电张量是与频率相关的二阶张量。在32种晶类的晶体材料中，其介电张量中独立元素的个数与其对称性密切相关；对高分子等复合材料，其介电张量独立元素个数与其内部微观结构及介观取向相关。目前存在的面向材料介电张量的研究一般限于对称性较高的立方、四方、三方、六方、正交晶系的晶体，而对于对称性较低的晶体，介电张量不可主轴化(单斜和三斜晶系晶体)的材料研究十分稀少，甚至一些四方、三方、六方二维晶体也被直接作为光学均质体处理，以便获取一个笼统的介电函数(介电张量的一种简化表达)。