表面等離激元是金屬和介質(zhì)的界面處自由電子在外電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的集體振蕩。由于表面等離激元具有突破衍射極限傳播和局域場(chǎng)增強(qiáng)等獨(dú)特性質(zhì),表面等離激元光子學(xué)在眾多研究領(lǐng)域的應(yīng)用受到了極大關(guān)注。微納結(jié)構(gòu)加工技術(shù)的高速發(fā)展讓高精度、高可控性的納米器件加工成為可能,使我們可以通過(guò)微納加工方法實(shí)現(xiàn)具有高可調(diào)控性和高產(chǎn)率的表面等離激元器件。本論文主要研究表面等離激元器件的微納加工,介紹了金納米線(xiàn)及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、二維周期性金納米孔結(jié)構(gòu)、雙層金光柵結(jié)構(gòu)的微納加工方法和工藝探索過(guò)程。進(jìn)一步我們對(duì)其中兩類(lèi)器件的表面等離激元特性和應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究:(1)我們通過(guò)電子束曝光結(jié)合熱蒸發(fā)真空鍍膜的方法制備了石英襯底上的金納米線(xiàn)波導(dǎo)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過(guò)采用原子層沉積的氧化鋁作為金納米線(xiàn)的固定層和保護(hù)層,降低了這種金納米線(xiàn)作為表面等離激元波導(dǎo)的傳播損耗。我們研究了這種金納米線(xiàn)波導(dǎo)在不同介質(zhì)環(huán)境下所支持的表面等離激元模式。我們?cè)O(shè)計(jì)制作了Y型金納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),通過(guò)改變納米線(xiàn)的長(zhǎng)度及入射光的偏振,在這種結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了表面等離激元的定向傳播,從而實(shí)現(xiàn)了納米光路由器的功能。另外,Y型金納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上激發(fā)的兩束表面等離激元可以產(chǎn)生受相位調(diào)制... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：95 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

考慮帶間躍遷后金的自由電子氣模型給出的復(fù)介電常數(shù)()實(shí)部（a）和虛部（b）

為真空中的波矢。對(duì)于磁場(chǎng)強(qiáng)度H有類(lèi)似形式的方程。如圖1.2所示，根據(jù)無(wú)限大界面的性質(zhì)假設(shè)界面兩側(cè)分別的 分別為 1( )和 2( )，并且電磁場(chǎng)沿 x 方向傳播，即 ( , , ) = ( ) ，其中 = 為傳播方向上的波矢，我們可以得到在界面上傳播的兩種電磁波模式：橫電波（TE）和橫磁波（TM）。對(duì)于 TE 模式，電場(chǎng)沿著 y 方向，也即只有 Hx

金屬和介質(zhì)的界面處，當(dāng)金屬部分的 2( ) 0時(shí)，這樣的關(guān)系可以得我們將此關(guān)系代入到亥姆霍茲方程中可得： ,12 02 1 2= 0 ,22 02 2 2= 0（1.1便可以得到傳播方向上的波矢： = 0√ 1 2 1 2（1.1我們得到了 TM 模式波矢隨頻率的變化，也就是色散關(guān)系。貴金屬在可如果有 2 1，則 為實(shí)數(shù)，表現(xiàn)為沿 x 方向在界面上傳播的表面等另外我們可以得到 ,1和 ,2均為虛數(shù)，也就是說(shuō)在 z 方向表面等離激元料中均呈指數(shù)衰減，意味著表面等離激元具有很強(qiáng)的束縛性。圖 1.3 給與空氣界面和金屬與二氧化硅界面處的表面等離激元色散關(guān)系。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Thermal detection of surface plasmons on gold nanohole arrays[J]. ZHANG Wei 1 ,LI ZhiPeng 2 ,GUAN ZhiQiang 1 ,SHEN Hao 1 ,YU WenBo 3 ,He WeiDong 3 , YAN XiaoPeng 3 ,LI Ping 3 &XU HongXing 1,4* 1 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics,Institute of Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China; 2 Beijing Key Laboratory of Nano-Photonics and Nano-Structure(NPNS),Department of Physics,Capital Normal University,Beijing 100048, China; 3 Information Awareness and Confrontation,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China; 4 Division of Solid State Physics,Lund University,Lund 22100,Sweden.  Chinese Science Bulletin. 2012(01)



本文編號(hào)：2897961