發(fā)布時(shí)間：2017-08-21 13:12

  本文關(guān)鍵詞：基于太赫茲表面等離子體波譜分析的生化薄膜檢測(cè)系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 太赫茲 表面等離子體波 光譜檢測(cè) 生化薄膜

【摘要】：本論文主要是對(duì)太赫茲表面等離子體波生化薄膜光譜檢測(cè)系統(tǒng)做了理論、仿真以及實(shí)驗(yàn)研究。本項(xiàng)目提出了一種利用太赫茲表面等離子體波測(cè)量薄膜太赫茲光譜的方法,突破了傳統(tǒng)檢測(cè)方式因?yàn)楸∧悠返暮穸扰c太赫茲波的波長(zhǎng)相差甚遠(yuǎn)而無(wú)法發(fā)生充分的相互作用的限制。將生化薄膜樣品置于半導(dǎo)體的表面,利用太赫茲表面等離子體波在媒質(zhì)界面?zhèn)鞑サ奶匦詼y(cè)量薄膜的太赫茲光譜。在理論推導(dǎo)的基礎(chǔ)上,通過(guò)數(shù)值計(jì)算給出了太赫茲表面等離子體波在本征半導(dǎo)體銻化銦-空氣界面?zhèn)鞑r(shí)的等效波長(zhǎng),證明了利用太赫茲表面等離子體波測(cè)量薄膜太赫茲光譜的方法的可行性,解決了薄膜樣品太薄而入射的太赫茲波長(zhǎng)太長(zhǎng)的矛盾。推導(dǎo)了在無(wú)薄膜覆蓋在半導(dǎo)體表面和有薄膜覆蓋在半導(dǎo)體表面時(shí)太赫茲表面等離子體波的傳播理論,并根據(jù)推導(dǎo)的結(jié)果進(jìn)一步計(jì)算了在有薄膜覆蓋時(shí)太赫茲表面等離子體波的傳輸特性,為下一步的實(shí)驗(yàn)研究提供了理論支持。在理論研究的基礎(chǔ)上,使用了有限元法對(duì)太赫茲表面等離子體波生化薄膜光譜檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究。通過(guò)觀察太赫茲表面等離子體波在采用不同襯底以及有薄膜覆蓋在半導(dǎo)體表面時(shí)的電場(chǎng)分布,從而肯定了我們通過(guò)理論計(jì)算對(duì)襯底的選擇,確定了實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定以及進(jìn)一步確定了利用太赫茲表面等離子體波測(cè)量生化薄膜太赫茲光譜的可行性。最后,我們?cè)谔掌潟r(shí)域光譜系統(tǒng)的基礎(chǔ)上搭建了太赫茲表面等離子體波生化薄膜光譜檢測(cè)系統(tǒng)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,直接透射的方法不適合用來(lái)檢測(cè)薄膜樣品的太赫茲光譜。當(dāng)樣品為單層或者兩層時(shí)的薄膜樣品時(shí),在低頻段因?yàn)樘掌澆ǖ牟ㄩL(zhǎng)遠(yuǎn)大于薄膜樣品的厚度而無(wú)法與薄膜樣品充分的相互作用,所以無(wú)法得到對(duì)應(yīng)的太赫茲光譜信息;而當(dāng)我們將薄膜樣品增加到三層時(shí),又由于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)激發(fā)出的太赫茲波的能量是隨著頻率的增加而減小的,所以此時(shí)在高頻區(qū)因?yàn)槟芰刻醵鵁o(wú)法獲得對(duì)應(yīng)的光譜信息。而我們提出的利用太赫茲表面等離子體波測(cè)量生化薄膜太赫茲光譜的方法是將樣品平鋪在半導(dǎo)體的表面,讓太赫茲表面等離子體波直接經(jīng)過(guò)整個(gè)薄膜樣品而不再受限于薄膜樣品的厚度,從而使得太赫茲表面等離子體波能夠與薄膜樣品充分的相互作用,能夠直接一次性的獲得完整的生化薄膜樣品太赫茲光譜信息,驗(yàn)證了太赫茲表面等離子體波薄膜檢測(cè)系統(tǒng)的可行性和優(yōu)越性。通過(guò)本項(xiàng)目的研究,為生化薄膜樣品的太赫茲光譜檢測(cè)提供了有效的檢測(cè)手段,擴(kuò)展太赫茲表面等離子體波在光譜檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用,為我國(guó)太赫茲產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：太赫茲 表面等離子體波 光譜檢測(cè) 生化薄膜
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O484.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 緒論7-15
• 1.1 引言7-8
• 1.2 太赫茲概述8-11
• 1.2.1 太赫茲簡(jiǎn)介8-9
• 1.2.2 太赫茲波的特性9-10
• 1.2.3 太赫茲技術(shù)的應(yīng)用10-11
• 1.3 表面等離子體概述11-12
• 1.3.1 表面等離子體光學(xué)簡(jiǎn)介11
• 1.3.2 表面等離子體光學(xué)基本特性11-12
• 1.4 太赫茲波光譜檢測(cè)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.5 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第二章 基于表面等離子體波生化薄膜檢測(cè)的數(shù)值計(jì)算研究15-28
• 2.1 太赫茲表面等離子體波薄膜檢測(cè)系統(tǒng)15-18
• 2.2 太赫茲表面等離子體波在沒(méi)有薄膜覆蓋的半導(dǎo)體上的傳播理論18-21
• 2.3 太赫茲表面等離子體波在有薄膜覆蓋的半導(dǎo)體上的傳播理論21-23
• 2.4 太赫茲表面等離子體波的傳輸特性23-26
• 2.4.1 太赫茲表面等離子體波磁場(chǎng)分布23-24
• 2.4.2 太赫茲表面等離子體波薄膜檢測(cè)系統(tǒng)中的有效折射率24-25
• 2.4.3 太赫茲表面等離子體波薄膜檢測(cè)系統(tǒng)中的吸收系數(shù)25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 第三章 太赫茲表面等離子體波薄膜檢測(cè)系統(tǒng)的仿真研究28-35
• 3.1 太赫茲表面等離子體波薄膜檢測(cè)系統(tǒng)的建模過(guò)程28-30
• 3.2 不同襯底對(duì)太赫茲表面等離子體波電場(chǎng)分布的影響30-32
• 3.3 有無(wú)薄膜覆蓋在半導(dǎo)體表面對(duì)太赫茲表面等離子體波的電場(chǎng)分布的影響32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 第四章 太赫茲表面等離子體波薄膜檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究35-46
• 4.1 太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)概述35-36
• 4.2 太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的搭建36-37
• 4.3 太赫茲表面等離子體波薄膜檢測(cè)系統(tǒng)的搭建37-39
• 4.4 太赫茲表面等離子體波薄膜光譜檢測(cè)和結(jié)果對(duì)比分析39-45
• 4.4.1 直接透射的薄膜光譜檢測(cè)方法39-42
• 4.4.2 太赫茲表面等離子體波的薄膜光譜檢測(cè)方法42-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第五章 總結(jié)與展望46-48
• 參考文獻(xiàn)48-53
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫(xiě)的論文53-54
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)的專(zhuān)利54-55
• 附錄3 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目55-56
• 致謝56

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本文編號(hào)：713061