[发明专利]基于热电偶的纳米天线辐射效率测试方法

权利要求书

1.基于热电偶的纳米天线辐射效率测试方法，包括：

(1)使用一个银螺旋纳米天线，用以收集太阳能；

(2)在纳米天线馈电间隙处增设一个偶极子天线，该偶极子天线其中一根臂由钛线组成，另外一根臂由镍线组成以构成热电偶；

(3)用平面波照射银螺旋纳米天线，产生感应电流，基于多物理场仿真软件COMSOLMutiphysics，对银螺旋纳米天线进行电磁仿真，获得感应电流I的幅值随波长的变化情况；；

(4)再将感应电流馈入纳米天线中心的热结电阻处，对热电偶进行仿真，得到温度随时间变化的分布图，观察电流馈入30秒的温度分布情况，得到热结与环境的温差ΔT；

(5)根据热结与环境的温差ΔT，得到热电偶冷结端的开路电压V_OC；

(6)根据冷结端开路电压V_OC计算天线接收功率P₀。

(7)根据天线接收功率P₀计算纳米天线辐射效率：其中P₁表示太阳辐射功率。

2.根据权利要求1的方法，其中(1)中使用的银螺旋纳米天线，其材料为银，结构由两个共面的阿基米德螺旋臂及基底介质组成，天线臂的宽度与两臂之间的间距相同，臂的环数为1环，宽度为40nm，两臂间距为高度为60nm，天线的馈电间隙g＝20nm。

3.根据权利要求2的方法，其中螺旋纳米天线的基底介质表面尺寸为500nn×500nm，介质厚度范围为0-5000nm，0nm代表没有介质的情况；介质材料为介电常数为2.25的或二氧化硅。

4.根据权利要求1的方法，其中(2)中设计的偶极子天线，长度为45nm，宽度为20nm，高度为40nm。

5.根据权利要求1的方法，其中(5)中的热电偶冷结端的开路电压V_OC，是通过塞贝克效应公式V_OC＝ΔT(S_A-S_B)计算得到，其中S_A表示钛线的塞贝克系数，S_B表示镍线的塞贝克系数，在实验环境为真空且不考虑阻抗不匹配的情况下，S_A＝7.19μV/K，S_B＝-19.5μV/K，μK表示电压单位，K表示温度单位。

6.根据权利要求1的方法，其中(6)中计算天线接收功率P₀，是在纳米天线的感应电流全部馈入偶极子天线的情况下，通过如下公式计算：

P₀＝V_OC×I

其中，V_OC为热电偶冷结端的开路电压，I为感应电流。

7.根据权利要求1的方法，其中(7)中的太阳辐射功率P₁，其计算公式为：

其中,σ表示玻尔兹曼常数，σ＝5.670×10^-8W·m^-2K^-4，W表示功率单位，m表示距离单位；T表示太阳表面绝对温度，T＝5780K；R表示太阳半径，R＝6.955×10⁵Km；D表示太阳到地球的距离，D＝149.6×10⁶Km,A表示螺旋纳米天线的接收面积。