Der Skin-Effekt und das Reflexionsvermögen von Gold

Ich simuliere einen Wellenleiter in COMSOL, einem FEM-Solver. Mein Modell sieht so aus (es ähnelt einer Standard-Quantum-Cascade-Laser-Geometrie):

Daher gibt es eine sehr dünne (30 nm) Goldschicht, die von zwei Bereichen eingeschlossen ist, die aus Galliumarsenid ($\epsilon_r \simeq 13$). Wenn ich eine Modusanalyse um 3 THz durchführe (die Frequenz meines Lasers,$\simeq 100 \mu m$), ist die Mode, die sich am wahrscheinlichsten ausbreitet (geringste Verluste, passender effektiver Modenindex), die folgende (E-Feld-Norm ist hier aufgetragen):

Nun würde ich dieses Verhalten erwarten, wenn die Goldschicht dazwischen dick genug wäre, da die Plasmafrequenz des Goldes nach dem Drude-Modell deutlich über 3THz liegt. Der Absorptionskoeffizient ist gleich

und die Hauttiefe, definiert als$\delta = 2/ \alpha$, liegt bei dieser Frequenz bei etwa 40–50 nm. Aufgrund des Skin-Effekts wäre daher das Reflexionsvermögen der dünnen Goldschicht sehr gering und die Welle würde in die untere Schicht austreten.

Das E-Feld durchdringt zwar das Gold, zerfällt aber sehr schnell. Dies ist die Norm von E in der Goldschicht (0 bis 0,03 auf der y-Achse), stark gezoomt und der Farbbereich angepasst (Achtung$|E_{max}|>300$auf dem Originalgrundstück):

Das habe ich vom Support bekommen:

Die Reflexion scheint das Ergebnis der Randbedingung der normalen Flusserhaltung zu sein$Dy_1=Dy_2$. Da Er im Gold viel größer ist als im Material,$Ey_1<<Ey_2$. Die tangentialen Komponenten des elektrischen Felds (die tatsächlich nach einer Skin-Tiefe abklingen sollten) sind jedoch fast kontinuierlich durch die Golddicke hindurch.

Aber wenn ich mir den Verschiebungsstrom (y-Komponente) anschaue, bekomme ich einen deutlich unstetigen Plot:

Ich habe eine weitere Antwort erhalten, die sich mit diesem Problem befasst:

Diese Diskontinuität wird dem Übergang zwischen einem Leiter und einem Dielektrikum zugeschrieben. Die Bedingung D1-D2=pho_s wird aus dem Ladungserhaltungssatz J1-J2=dt phos_s abgeleitet, wobei J1 und J2 die Summe der Verschiebungs- und Leitungsströme sind. Für den Fall, dass die Leitfähigkeit in beiden Domänen Null ist, erhält man die elektrische Flusserhaltung. Beim Durchgang durch eine Leiter-Dielektrikum-Grenze wird der Induktionsstrom diskontinuierlich und daher wird auch der Verschiebungsstrom diskontinuierlich. Der Verschiebungsstrom steht in direktem Zusammenhang mit der Flussdichte. Sie sehen also den Sprung in der normalen Flusskomponente. Wenn Sie emw.Ex oder emw.Jy zeichnen, werden Sie sehen, dass sie kontinuierlich sind. Die verschiedenen aktuellen Komponenten (emw.Jiy, emw.Jdy) und emw.Dy werden diskontinuierlich sein.

Wenn ich das richtig verstehe, bedeutet dies nur, dass es aufgrund des Vorhandenseins eines Schottky-Übergangs zu einer Ladungsansammlung an der Au / GaAs-Grenzfläche kommt.

Liege ich mit meinen Annahmen falsch, missverstehe ich den Skin-Effekt, plane ich das Falsche? Wenn nicht, warum erhalte ich das falsche Ergebnis? Aus technischer Sicht ist das Netz in der Software klein genug, um die dünne Schicht aufzulösen, also kann es nicht das Problem sein.