發(fā)布時間：2020-05-25 15:36

【摘要】：局域表面等離激元描述了當入射光的波長小于/近似于金屬納米顆粒尺寸時,入射光與金屬納米顆粒中自由電子間的強耦合現(xiàn)象。由于其對局域電場、光吸收率、光散射率等特性的增強,局域表面等離激元被廣泛運用于諸如LED、光電探測器、太陽能電池等光電器件中和表面增強拉曼散射、針尖增強拉曼散射、化學傳感器等新興技術(shù)領(lǐng)域。在大多數(shù)的實際應(yīng)用中,用于支撐金屬納米顆粒的襯底是必不可少的。而在以往對LSP的研究中,多采用有效折射率理論來淡化其影響。但根據(jù)我們之前對非對稱光反射現(xiàn)象的研究表明:當光從襯底層/空氣介質(zhì)入射到金屬納米顆粒與襯底組成的復合界面時,不同入射方向下的LSP耦合強度并不相同。這是源于他們截然不同的局域驅(qū)動場。因此,有必要系統(tǒng)性地研究界面對LSP耦合峰位和強度的影響,以便在光電器件等應(yīng)用的設(shè)計和結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中提供一定程度的指導。我們采用FDTD模擬仿真的方法,設(shè)計了三種結(jié)構(gòu)來討論界面對LSP的影響。第一個結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)A)是半球形金屬納米顆粒在襯底上,可通過納米壓印、熱退火等物理方法制備。第二個結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)B)是球形金屬納米顆粒在襯底上,可由化學法合成后再轉(zhuǎn)移的方法實現(xiàn)。這兩種結(jié)構(gòu)常見于襯底為固態(tài)的情況下。第三種(結(jié)構(gòu)C)為球形金屬納米顆粒半埋入襯底中,其在某些液-液界面被發(fā)現(xiàn)。本文將主要討論這兩個方面問題:1、界面對LSP耦合峰位的影響。仿真結(jié)果表明隨著襯底折射率的增大,結(jié)構(gòu)A和C的耦合峰位都發(fā)生紅移并且趨勢滿足超線性關(guān)系,但結(jié)構(gòu)B的峰位卻幾乎不移動。進一步地,我們利用有效折射率擬合公式neff=μn1+(1-μ)n2推導出三種結(jié)構(gòu)下不同的權(quán)重系數(shù)μ。而這些差異是源于極化電場不同程度地穿透進入到襯底中。此外通過對比三種結(jié)構(gòu)在化學傳感器中差異,我們發(fā)現(xiàn)界面對提升靈敏度產(chǎn)生負面影響。2、界面對LSP耦合強度的影響。我們研究了不同光入射方向下,三種結(jié)構(gòu)的LSP散射強度。結(jié)果表明,對于結(jié)構(gòu)A和結(jié)構(gòu)C而言,不同光入射方向下散射強度之比CSB/CSF等于襯底折射率與介質(zhì)環(huán)境折射率之比n2/n1。而結(jié)構(gòu)B中,兩者卻不相等。這些現(xiàn)象都可以通過修正的菲涅爾公式下的不同的局域驅(qū)動場強度來解釋。
【圖文】：

截止２０１８年初，希捷、西部數(shù)據(jù)宣布其機械硬盤單碟容量（３．５寸）己突破２ＴＢ。臺積電也表示正在試制７ｎｍ級集成電路，有望實現(xiàn)首發(fā)用。但是近十年所有的產(chǎn)品的技術(shù)更迭都愈加緩慢和困難，摩爾定律已經(jīng)逐效。究其原因，源于現(xiàn)在這些產(chǎn)品所涉及的技術(shù)都己經(jīng)觸及或接近傳統(tǒng)光學、件的理論極限，包括ＣＰＵ級集成電路極紫外光刻技術(shù)⑴、高密度數(shù)據(jù)讀寫的大功率短波激光器等。逡逑基于“后摩爾時代”的現(xiàn)狀，只能嘗試從其他方面做出突破，而納米光ｍ是其中一個重要研宄方向。納米光子學主要研究的是納米尺度下的物質(zhì)結(jié)光的相互作用Ｗ。由于此時物質(zhì)結(jié)構(gòu)與其光的波長處于同一量級，兩者間的無法準確預判。因其諸多與傳統(tǒng)光學迥然不同的光學特性而受到科研人員的例如其能夠突破傳統(tǒng)的光學衍射極限。納米光子學不止?jié)M足目前器件小型化、成化發(fā)展方向的要求，同時能夠有效地增強器件的性能。逡逑（ａ）邐邐邐（ｂ）逡逑

廈門大學碩士學位論文局域表面等離激元（Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ邋Ｓｕｒｆａｃｅ邋Ｐｌａｓｍｏｎ，邋ＬＳＰ）描述了當金寸等于或者小于入射光的波長時，自由電子因長程庫倫力的作用構(gòu)的周圍發(fā)生定向振蕩的現(xiàn)象（如圖１－４所示），，而自由電子的光的偏振方向有關(guān)［３，＆３３１。逡逑
【學位授予單位】：廈門大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1;TN36

【參考文獻】

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1 童廉明;徐紅星;;表面等離激元——機理、應(yīng)用與展望[J];物理;2012年09期

2 王振林;;表面等離激元研究新進展[J];物理學進展;2009年03期

3 蔡靜;李川;;關(guān)于靜電場中鏡像法的一些討論[J];黔西南民族師范高等�？茖W校學報;2009年02期

4 劉榮道;鏡像法在靜電場邊值問題中的應(yīng)用[J];湖北大學成人教育學院學報;2003年06期

5 楊少君;電偶極子與介質(zhì)球系統(tǒng)的鏡像電荷[J];甘肅工業(yè)大學學報;1993年03期

6 汪映海,楊雙強;點電荷和介質(zhì)球系統(tǒng)的鏡像電荷分布[J];物理;1986年12期

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1 周寧;局域表面等離激元與激子的耦合研究[D];浙江大學;2016年

2 龔天誠;石墨烯-銀納米顆粒復合結(jié)構(gòu)表面增強拉曼散射機理和實驗研究[D];重慶大學;2016年

3 林翔;SERS基底的制備及其用于食品中污染物的快速檢測[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

4 方能勝;完善匹配層方法的穩(wěn)定性分析[D];廈門大學;2009年

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1 王純子;界面附近金屬納米顆粒的表面等離子體特征及其應(yīng)用[D];廈門大學;2014年

2 李俊娜;貴金屬納米粒子的表面等離激元共振及光學性質(zhì)[D];陜西師范大學;2014年

本文編號：2680364