表面等離子體光子學(xué)是納米光子學(xué)領(lǐng)域的一個重要組成部分。對于金屬納米顆粒,其比表面積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于塊材金屬。貴金屬納米顆粒奇特的光學(xué)性質(zhì)即源于電磁場與金屬表面的自由電子相互作用,這一物理過程將使得納米顆粒表面出現(xiàn)增強的近場。而不同形貌的納米顆粒,其光學(xué)性質(zhì)也各異,經(jīng)典電動力學(xué)表明邊界條件是影響納米顆粒多樣性的關(guān)鍵因素。而對更小尺度（幾個納米級別）的納米顆粒,必須考慮量子效應(yīng)。本文首先介紹了兩類表面等離激元、等離激元間的耦合現(xiàn)象以及它們的應(yīng)用。其次,我們簡述了表面等離激元的實驗表征方法和數(shù)值模擬方法。最后,我們介紹了表面等離激元的量子效應(yīng)。（第一章）在經(jīng)典框架下,理論模擬研究外加電場激發(fā)納米顆粒局域表面等離激元需要求解Maxwell方程組。外加電磁場有平面波入射和高能電子束入射兩種方案。文中詳細(xì)介紹了極化光與顆粒發(fā)生散射、吸收過程的理論基礎(chǔ),推導(dǎo)了顆粒對光散射、吸收及消光截面公式;同時也介紹了高能入射電子與納米顆粒相互作用的理論基礎(chǔ),給出了入射電子能量損失幾率的表達(dá)式。在數(shù)值模擬過程中,只有Mie理論可以給出精確的球形顆粒的光學(xué)性質(zhì)。我們介紹離散偶極子近似及邊界元近似方法來求解任意形貌顆粒的M... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１金屬／介質(zhì)界面處ｓｐｐ色散關(guān)系，虛線為光在介質(zhì)中的色散關(guān)系，點線為表面等離激??元頻率

?、??ＳＰＰ電場在金屬、介質(zhì)中的趨膚深度（縱向電場衰減長度）分別為＜＾和心（參??見圖１．２），它們可由衰減常數(shù)￣的倒數(shù)１／￣給出，根據(jù)之前的推導(dǎo)我們可以得??到：????ｕ）?Ｉ￣—ｅ？￣??（１－１１）??ｃ?ｙ?￡１?＋?＾２??圖１．３展示了?ＳＰＰ縱向電場分別在金屬及真空兩側(cè)的衰減長度，顯然，電場在金??屬內(nèi)部迅速衰減。??ｂｉ—．．．．＾?ｒ??＋－ｒ＋???—－Ｆ＋＋?――—＋＋＋?—?—■—￣；??ｍｅｔａｌ??圖１．２金屬／介質(zhì)界面處ＳＰＰ激發(fā)電場、電荷分布示意圖［１３］。??４００?５?ｒ￣￣｜?！?｜?！?＇?｜?！??１?＼?＿??３００?－?＼?－??５?－?ｎ?－??２００?—?？?，?＼?一??－?＼?＼?Ｊ??ｍｅｔａｌ??－一?－??ｔ?，?｜?ｉ?｜?；?ｉ?，??０?０．００５?０．０１?０．０１５?０．０２??ｑ?（Ａ＇１）??圖１．３趨膚深度Ａ?＝?１／ａ隨波矢變化，分別給出了?ＳＰＰ的縱向電磁場在金屬及真空中的??衰減長度。其中金屬體等離激元頻率ｃｊｐ?＝?１５ｅＶ，圖摘自文獻(xiàn)［１４］。??以上討論的是單個無限大平面上的ＳＰＰ，而實際上我們常常面對薄膜。這種??材料有上下兩個表面

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本文編號：3385409