發(fā)布時(shí)間：2017-11-21 18:15

  本文關(guān)鍵詞：低填充率及三維非連續(xù)結(jié)構(gòu)銀等離子激元晶體的光學(xué)性能和應(yīng)用

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【摘要】：近年來,光子晶體等納米光子結(jié)構(gòu)在生物傳感、材料檢測等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力,為光學(xué)傳感領(lǐng)域帶來了新的活力,吸引了眾多學(xué)者的關(guān)注。在當(dāng)前研究中,納米光子結(jié)構(gòu)的結(jié)合體-等離子激元晶體仍然多被局限在一維或者二維結(jié)構(gòu)中。銀具有光頻負(fù)介電常數(shù)和低損耗的特性,同時(shí)銀反蛋白石的三維結(jié)構(gòu)可能具有光子帶隙、局域和表面等離子激元的性質(zhì),但通常受限于高的結(jié)構(gòu)填充率,光無法進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)部。因此在本文中,通過電化學(xué)拋光控制銀的占比,得到低填充率銀反蛋白石的三維結(jié)構(gòu),提高三維結(jié)構(gòu)的透光性,得到同時(shí)利用水凝膠輔助解離技術(shù),成功制備得到三維非連續(xù)的銀等離子激元晶體結(jié)構(gòu),增強(qiáng)了局域等離子激元的共振響應(yīng)。主要內(nèi)容包括：1.通過電化學(xué)沉積的方法得到了不同尺寸大小的銀、鎳反蛋白石,采用電化學(xué)拋光的方法對銀、鎳反蛋白石結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕,得到低占比的銀、鎳反蛋白石,隨著拋光周期的增加,金屬占比的減小,增大了三維結(jié)構(gòu)的透光性,出現(xiàn)光子帶隙。相同粒徑,隨著拋光周期的增大,光子帶隙位置紅移；相同拋光度,隨著粒徑的增大,光子帶隙位置紅移。使用FDTD模型計(jì)算得出低占比金屬反蛋白石的良好穿透性以及光子帶隙、等離子激元峰的位置。并通過實(shí)驗(yàn)和模擬的反射光譜驗(yàn)證低占比金屬反蛋白石結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性。2.將得到的低填充率銀反蛋白石填充聚丙烯酰胺(PAM),得到Ag-PAM等離子激元晶體,通過掃描電子顯微鏡(SEM)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,證明了PAM將三維結(jié)構(gòu)完全包裹；Ag-PAM等離子激元晶體在局域和表面等離子激元峰處在不同濃度酒精溶液環(huán)境中隨著折射率的減小而藍(lán)移,它們的的品質(zhì)因數(shù)分別為9.8、8.09,使用FDTD模型確定等離子激元峰的位置,并通過實(shí)驗(yàn)和模擬的反射光譜驗(yàn)證了Ag-PAM等離子激元晶體的光學(xué)特性。3.在銀反蛋白石中填充聚甲基丙烯酸羥乙酯(pHEMA),當(dāng)水凝膠完全聚合之后,利用電化學(xué)拋光的方法對其處理。在拋光過程中,在水凝膠中離子可以自由交換。并且在金屬結(jié)構(gòu)斷裂后,水凝膠也可以起到很好的支撐作用,從而可以制備出銀等離子激元晶體的三維非連續(xù)結(jié)構(gòu)。通過掃描電子顯微鏡對三維非連續(xù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,并利用FDTD模型研究Ag-pHEMA三維非連續(xù)結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O734;TB383.1

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本文編號：1211836