以能夠在紫外波段產(chǎn)生局域表面等離激元共振的Al納米顆粒作為研究對(duì)象,利用時(shí)域有限差分法(FDTD)對(duì)立方柱形Al納米結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)局域增強(qiáng)和遠(yuǎn)場(chǎng)特性進(jìn)行了模擬與分析。首先對(duì)不同尺寸的立方柱形Al納米顆粒的遠(yuǎn)場(chǎng)消光特性進(jìn)行分析;結(jié)果表明,增大納米顆粒尺寸,共振峰紅移,并且局域表面等離激元共振峰呈現(xiàn)出一定的展寬,其消光系數(shù)先增大后減小。其次分析了在局域表面等離激元共振波長(zhǎng)下的近場(chǎng)增強(qiáng)特性;結(jié)果表明,金屬納米顆粒對(duì)該共振波長(zhǎng)下的電場(chǎng)增強(qiáng)效果顯著。從研究中發(fā)現(xiàn),Al納米結(jié)構(gòu)的尺寸會(huì)對(duì)其LSPR效果產(chǎn)生顯著影響,可以通過(guò)改變尺寸參數(shù)來(lái)調(diào)控納米結(jié)構(gòu)的LSPR特性,實(shí)現(xiàn)紫外波段的局域表面等離激元的共振激發(fā)。 

【文章來(lái)源】：光電子技術(shù). 2020年03期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

立方柱形Al納米結(jié)構(gòu)示意圖

金屬納米顆粒尺寸對(duì)于共振有影響是因?yàn)榻饘兕w粒的介電常數(shù)與顆粒大小有關(guān),這被稱(chēng)作顆粒尺寸效應(yīng)[12]。如圖2及圖3所示，實(shí)驗(yàn)得到了不同尺寸Al顆粒的消光光譜（數(shù)據(jù)已作歸一化處理）和LSPR共振波長(zhǎng)與橫縱比（L/H）的關(guān)系圖。圖3 共振波長(zhǎng)與Al納米顆粒橫向長(zhǎng)度的關(guān)系

圖2 不同尺寸的Al納米顆粒消光系數(shù)光譜從圖2中可以看出，隨著顆粒尺寸的增大，共振峰發(fā)生紅移。這是由于納米顆粒尺寸增大會(huì)導(dǎo)致沿著電場(chǎng)極化方向的界面電荷之間的距離增加，由此減弱了正負(fù)電荷間的吸引力，電偶極子震蕩的周期增大，其諧振頻率變低，這使得共振峰發(fā)生紅移。此外，其共振峰的半峰全寬隨著納米顆粒尺寸的增加而變大，這是遲滯效應(yīng)和高階模式的出現(xiàn)所導(dǎo)致的[13]。當(dāng)L≥125 nm時(shí)，消光譜中會(huì)出現(xiàn)多個(gè)共振峰，分別對(duì)應(yīng)縱向模式和橫向模式[14]。其中，縱向模式有更多的電荷積累，又由于電子的振蕩恢復(fù)力與電荷積累量成正比，所以縱向LSPR的振動(dòng)頻率較快，共振波長(zhǎng)較��；而橫向LSPR的振動(dòng)頻率較慢，共振波長(zhǎng)較大。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]局域表面等離激元納米光學(xué)傳感器的原理與進(jìn)展[J]. 徐婭,邊捷,張偉華.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2019(20)
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[3]表面等離激元——機(jī)理、應(yīng)用與展望[J]. 童廉明,徐紅星.  物理. 2012(09)

碩士論文
[1]金屬納米粒子“遠(yuǎn)場(chǎng)”表面等離子體共振的形狀和尺寸效應(yīng)研究[D]. 莊一琦.華南理工大學(xué) 2018
[2]Al納米結(jié)構(gòu)的FDTD模擬研究及其在紫外波段的應(yīng)用[D]. 葉偉.華中科技大學(xué) 2016



本文編號(hào)：2949279