本文關(guān)鍵詞：活性銀納米管及其二聚物的表面等離激元受激輻射放大特性研究

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【摘要】：金屬納米顆粒與結(jié)構(gòu)由于其表面等離激元所具有的出色的近場(chǎng)增強(qiáng),強(qiáng)烈的散射和突破衍射極限的能力,在生物化學(xué)傳感、表面增強(qiáng)拉曼散射、生物醫(yī)學(xué)和光電子器件等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在金屬納米顆�；蚪Y(jié)構(gòu)附件引入增益材料,增益介質(zhì)將能量傳遞給表面等離激元模式,進(jìn)而形成表面等離激元受激輻射放大(SPASER),產(chǎn)生超強(qiáng)的光學(xué)出射和超大的近場(chǎng)增強(qiáng),因而在納米激光、表面增強(qiáng)光譜技術(shù)、人工超材料和新型光子器件等領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用。本文采用Mie散射理論和有限元方法,研究了橢圓截面銀納米管、銀納米管及其二聚物結(jié)構(gòu)的SPASER特性,討論了結(jié)構(gòu)參數(shù)、入射光偏振條件等因素的變化對(duì)上述結(jié)構(gòu)SPASER特性的影響,并對(duì)其物理機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)闡述。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:(1)基于有限元分析的方法研究了橢圓截面銀納米管的SPASER特性。研究發(fā)現(xiàn),在平行偏振和垂直偏振條件下,當(dāng)內(nèi)核增益介質(zhì)的增益系數(shù)分別達(dá)到各自的臨界值時(shí),在兩者的散射光譜中均產(chǎn)生了表面等離激元超共振。在平行偏振條件下,橢圓截面銀納米管實(shí)現(xiàn)超共振時(shí)的SPASER增益閾值大于垂直偏振情況。我們進(jìn)一步研究了兩種偏振情況下,納米管殼層厚度對(duì)SPASER增益閾值和共振波長(zhǎng)的影響。隨著殼層厚度變薄,兩種偏振條件下的共振波長(zhǎng)均出現(xiàn)紅移。但是,平行偏振條件下的SPASER增益閾值逐漸減小,而垂直偏振條件下的SPASER增益閾值將逐漸增大。最后,我們發(fā)現(xiàn)在45°角偏振條件下,隨著增益閾值的增加,在兩處臨界波長(zhǎng)位置分別出現(xiàn)超共振,產(chǎn)生雙頻SPASER現(xiàn)象。(2)應(yīng)用Mie散射理論和有限元方法研究了活性銀納米管及其二聚物結(jié)構(gòu)的SPASER特性。研究發(fā)現(xiàn),在活性銀納米管結(jié)構(gòu)中,當(dāng)活性內(nèi)核增益系數(shù)增大到臨界值時(shí),將產(chǎn)生表面等離激元超共振。相似的SPASER現(xiàn)象同樣被發(fā)現(xiàn)存在于在活性銀納米管二聚物結(jié)構(gòu)中。在活性銀納米管二聚物中,由于銀納米管間的強(qiáng)耦合,導(dǎo)致其達(dá)到超共振時(shí)的增益系數(shù)閾值將大于單一銀納米管情況。在活性銀納米管超共振位置處,其間隔位置熱點(diǎn)區(qū)域的表面增強(qiáng)拉曼光譜增強(qiáng)因子最高可達(dá)8×1018,其足以滿足單分子檢測(cè)的要求。我們進(jìn)一步研究了納米管二聚物間距對(duì)增益閾值和共振波長(zhǎng)的影響,我們發(fā)現(xiàn)隨著二聚物間間距的逐漸增大,相應(yīng)超共振的SPASER增益閾值將逐漸降低,而共振波長(zhǎng)由于耦合效應(yīng)減弱和內(nèi)核介電常數(shù)增加形成的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,導(dǎo)致共振波長(zhǎng)先紅移后藍(lán)移。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1

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本文編號(hào)：1237995