發(fā)布時間：2020-06-11 07:33

【摘要】：當(dāng)金屬納米顆粒與入射光發(fā)生耦合時,金屬內(nèi)部的自由電荷只會在顆粒內(nèi)部產(chǎn)生,并且在核心周圍產(chǎn)生振蕩,這種振蕩被稱為局域表面等離子共振(Localized surface plasmon resonance,LSPR)。金屬顆粒的極化率是典型的洛倫茲方程(Lorentzianform),當(dāng)LSP共振模與其他波發(fā)生干涉時,可以發(fā)生Fano共振。通過UgoFano給出的共振方程的譜線可以發(fā)現(xiàn),Fano共振可以降低共振半寬,同時由于干涉效應(yīng)可以產(chǎn)生較強的局域電場。Fano共振可在慢光、化學(xué)靈敏度、表面增強拉曼光譜(SERS)、等離子體增透等許多領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用。因此,對金屬納米顆粒局域表面等離激元與界面之間的Fano干涉行為研究有很重要的意義。本論文的主要內(nèi)容分為以下兩部分:1、界面附近納米顆粒陣列的LSP與界面之間的Fano干涉效應(yīng)的研究首先,研究采用了 FDTD模擬和應(yīng)用修正菲涅爾系數(shù)方程進(jìn)行理論分析,對于位于襯底上的半球金屬納米顆粒,當(dāng)光從空氣中入射時,反射波的相移隨波長變化較小。所以,不論密度如何變化,反射譜在LSP共振波長處均表現(xiàn)為波峰,金屬納米顆粒LSP散射波與界面的反射波之間的干涉行為在LSP共振波長處表現(xiàn)為相長干涉。而當(dāng)光從襯底方向入射時,反射波的相位會隨波長從-π到π之間變化,金屬納米顆粒LSP散射波與界面的反射波之間的干涉行為在LSP共振波長處表現(xiàn)為相消干涉,反射光譜會顯示出典型的Fano線型。然后,我們做了一系列不同厚度的銀薄膜沉積在石英襯底上(2nm,4nm和6nm),通過快速熱退火使其形成顆粒,并對樣品進(jìn)行了表征和測試。當(dāng)光從襯底方向入射時,反射譜會分別出現(xiàn)波谷、不對稱的Fano線型和波峰,這個結(jié)果與理論計算相一致。2、LSP與界面所形成的雙模Fano共振當(dāng)在襯底上有多個LSP共振模式存在,那么界面反射和LSP散射波之間的相互作用會變得更復(fù)雜。首先,由于尺寸、形狀相同的金和銀的LSP共振波長不同,襯底上混合金銀納米顆粒陣列可產(chǎn)生兩個LSP共振模式。由于銀和金納米顆粒都是半球形并且位于襯底上,所以銀和金納米顆粒的局部驅(qū)動電場的相位是相同。因此,兩種納米顆粒的極化率相位在每個對應(yīng)的LSP共振波長處均相同。所以,當(dāng)光從空氣/襯底方向入射時,界面反射的波與這兩個LSP之間分別在相應(yīng)的LSP諧振波長處干涉相長或相消。因而,在不同密度的反射譜中就會出現(xiàn)峰或者谷,當(dāng)密度適當(dāng),會出現(xiàn)不對稱的Fano線型。而對于襯底上沉積銀立方體納米顆粒陣列,由于界面導(dǎo)致的對稱性破缺,立方納米顆粒上下表面將產(chǎn)生在分別兩個不同水平面的不同共振波長的LSP散射模式。我們進(jìn)一步地研究了這兩種散射模式與界面反射波之間的Fano干涉行為,結(jié)果表明,由于上下兩個界面之間存在額外的光程差,其反射譜表現(xiàn)與界面上的混合金銀納米顆粒陣列表現(xiàn)不同。當(dāng)光從空氣一側(cè)入射時,無論金屬納米顆粒的密度多大,在兩個LSP共振峰之間均將產(chǎn)生一個陡峭的波谷,這種行為可用修正的薄膜干涉理論進(jìn)行解釋。界面上金屬立方體納米顆粒的LSP與界面間的Fano干涉行為提供了一種可能的高性能化學(xué)探測器的制備手段。
【圖文】：

產(chǎn)生Fan

之一就是周期受迫諧振運動。當(dāng)驅(qū)動頻率與固有頻率非常接近時，受迫振子的振逡逑幅會增加到最大或者最小。滿足一定的共振條件時，它們的響應(yīng)被抑制，可以把逡逑這種現(xiàn)象稱為反共振（ａｎｔｉ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ；）。圖１－３⑷表示的是兩個弱耦合的欠阻尼諧逡逑振子，，其中一個諧振子受到一個周期性的驅(qū)動力。一般來說，在這個系統(tǒng)中會有逡逑兩個共振態(tài)，這兩個共振態(tài)分別位于兩個振子的本征頻率0ｄａ？２；）附近［２４］。研宄逡逑這個系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)：由于受迫振動的作用下，在本征頻率附近，會出現(xiàn)可以用逡逑洛倫茲方程表示的對稱譜線；而在一個振子的本征頻率ｃｏ２附近，從圖ｌ－３（ｃ，邋ｄ）逡逑可以看出，其譜線具有強烈的不對稱性。逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2707585