【摘要】：隨著表面等離子體光子學和納米技術的發(fā)展,光與金屬微納結構之間的相互作用而產(chǎn)生的表面等離子體共振特性已成為一個研究熱點,其在生物醫(yī)療、材料科學與光電傳感器件等領域有著廣泛的應用前景。而經(jīng)過金屬光柵結構調(diào)制的表面等離子體共振效應,常常被人們利用來研究光與金屬周期性結構之間的相互作用。論文基于前人的研究成果,結合成熟的硅加工及金屬剝離工藝,優(yōu)化設計了一種具備Fano共振的金屬V型光柵等離子共振結構。論文基于有限元分析法,利用COMSOL Multiphysics仿真軟件對這種V型光柵共振結構進行建模,通過優(yōu)化不同結構參數(shù)(如硅基底厚度、膜厚、光柵占空比與周期等)來改善結構的場增強性能,文章對比了單元結構和光柵結構的場增強因子,結果表明當光柵激發(fā)的表面等離子共振模式和單元結構的局域場共振模式在光譜上靠近或重疊時會形成Fano共振,可進一步加強尖端的場增強。此外,還研究了這種可變尖端間距的光柵結構對共振波長及場增強因子的調(diào)節(jié)作用。在現(xiàn)有的電子束曝光和濕法腐蝕精度條件下,金屬V型槽狹縫間距可控制到10nm的精度,此時場增強因子可達1000以上,且狹縫間距越小,場增強因子越大。在數(shù)值模擬的基礎之上,論文采用SOI硅片,先后經(jīng)過化學氣相沉積法、電子束曝光、硅的濕法腐蝕、電子束熱蒸鍍,制備了金屬V型光柵等離子共振結構。硅模板的制備使用成熟的各向異性濕法腐蝕工藝,保證重復性和可靠性的基礎上,制備了納米級狹縫間距的結構。后再經(jīng)過電子束熱蒸鍍工藝,得到一層致密平滑的銀膜。經(jīng)過旋涂彈性膠和模板剝離工藝,即可制備銀膜光柵結構。這種金屬V型光柵結構將場增強范圍由傳統(tǒng)金屬單元結構的點增強延展到線增強,在實現(xiàn)了尖端附近高局域場增強的同時也極大的增加了場增強的覆蓋范圍。此外,通過彎曲透明彈性基底,可對尖端結構間距調(diào)諧,進而實現(xiàn)對共振波長及場增強因子的有效調(diào)節(jié),可以預見其在高靈敏度多組分同時分析檢測領域極大的應用前景。
【圖文】：

東南大學碩士學位論文2.1 傳播表面等離子激元如圖 1-1 所示，圖中分別展示了由納米球和納米線支持的局域表面等離子激元和傳表面等離子激元。傳播表面等離子激元可理解為沿著金屬表面?zhèn)鞑サ碾姶挪āＭㄟ^金表面結構的改變，可以改變光波與表面等離子激元的相互作用。傳播表面等離激元被于此類型光子器件的研究，，并且因此出現(xiàn)了微型光子電路，這種電路比現(xiàn)有電路尺寸很多。這為發(fā)展新型光子器件、磁光存儲技術、生物傳感器、微型光子回路等提供了能[8][9]。

圖 1-1 兩種類型表面等離子激元共振納米結構示意圖：（a）納米球型結構支持局域表面等離子激元共振模型；（b）納米線結構支持的傳播表面等離子激元模型傳播表面等離子激元在很多方面有其獨特吸引力，人們可以通過使用亞波長結構集和傳導光。傳播表面等離子激元這方面的特性可以用來制作比目前一般的尺度小很的微型光子電路。人們可以利用這樣的電路將光轉(zhuǎn)換為傳播表面等離子激元，經(jīng)過傳和處理之后，再轉(zhuǎn)換成光。利用表面等離子激元傳播信息，需要組裝一個完整的電電路中需要有，如波導，開關，連接器等等很多的零件。圖 1-2 顯示了一種用離子束蝕的包含環(huán)形振子的波導結構[10]。將傳播表面等離子激元應用于微型光子電路如今已成為一個非常熱門的研究課題。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O53;TG14

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 敖紅;薄板共振結構共振頻率公式的分析推導[J];遼寧師專學報(自然科學版);2003年01期

2 田瑞亭;關于共振結構計數(shù)[J];聊城師院學報(自然科學版);2001年03期

3 邱濟真,張森,王剛;外電場中Ca和Sr原子光電離譜的共振結構[J];物理學報;1989年07期

4 李慶利;重離子碰撞中的共振結構研究[J];核物理動態(tài);1989年02期

5 吳益華;試談共振結構的穩(wěn)定性[J];撫州師專學報;1984年01期

6 丁忠源;再論共振結構的真實性[J];南昌大學學報(理科版);1982年01期

7 楊丕鵬;芳烴自由基共振結構的權重和共振穩(wěn)定能[J];科學通報;1983年15期

8 陳重陽,顏士翔,滕舟軒,王炎森;Fe~(23+)離子譜線發(fā)射的共振結構[J];原子與分子物理學報;1998年S1期

9 楊向東,程延松,劉錦超,王宗笠;光電離過程中的雙激發(fā)共振結構[J];中國科學(A輯 數(shù)學 物理學 天文學 技術科學);1997年05期

10 王艷春,孫翊翔;稠環(huán)芳烴共振能的計算[J];遼寧教育學院學報;1997年05期

相關會議論文 前2條

1 劉一鳴;閆森森;靳國永;尚柏潼;;基于有限元法的局域共振復合板隔聲特性研究[A];2018中國西部聲學學術交流會論文集[C];2018年

2 李慶利;李民;路秀琴;程業(yè)浩;趙葵;章慶華;李淑媛;萬裕德;李小斌;郭繼宇;李志常;姜承烈;;~(31)P+~(12)C和~(35)Cl+~(12)C碰撞系統(tǒng)的共振結構研究[A];第八屆全國核物理會議文摘集（下冊）[C];1991年

相關重要報紙文章 前1條

1 記者 李大慶;北京正負電子對撞機上發(fā)現(xiàn)新的共振結構[N];科技日報;2013年

相關博士學位論文 前3條

1 陶冶;芳基磷有機光電功能材料的設計、合成及性能研究[D];南京郵電大學;2016年

2 閔春剛;生物多色熒光的起源及機理研究[D];吉林大學;2011年

3 蔣德瓊;原子與雙原子分子碰撞轉(zhuǎn)動激發(fā)截面和Ca～+離子光電離過程及其共振結構的理論研究[D];四川大學;2002年

相關碩士學位論文 前9條

1 史士鵬;二維周期性V型金屬等離子共振結構的研究[D];東南大學;2018年

2 齊小軍;輕質(zhì)多級局域共振結構軸在齒輪機組中的應用基礎研究[D];西安建筑科技大學;2018年

3 陸敏玉;二維周期性Ⅴ型金屬等離子體共振結構的設計與制備[D];東南大學;2016年

4 唐蓉;紅外激光場中共振結構原子對XUV脈沖的壓縮效應[D];西北師范大學;2016年

5 尹忠莉;太陽能光伏聲屏障的研究[D];武漢紡織大學;2010年

6 呂岳亭;具有共振結構的嗪類化合物的合成及其三階非線性光學性能的研究[D];蘇州大學;2011年

7 馮彪;液芯光纖結構的制備及溫度傳感特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

8 溫浩;基于長程表面等離子體和波導結構的SPR技術的研究[D];太原理工大學;2015年

9 李春梅;P_(2n)×C_(2m+1)的匹配強迫數(shù)及譜[D];蘭州大學;2011年

本文編號：2632934