發(fā)布時間：2021-04-02 04:12

　　半個世紀(jì)以來,貴金屬納微結(jié)構(gòu)由于其具有能夠與入射光相互作用產(chǎn)生表面等離子體共振,從而使電磁場顯著增強的性質(zhì),使其在傳感、成像、非線性光學(xué)以及超材料等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。然而想要得到電磁場顯著增強的金屬納微結(jié)構(gòu),我們需要對金屬進行微觀尺度上的結(jié)構(gòu)化。同時,在實際應(yīng)用中不僅要求貴金屬納微結(jié)構(gòu)要有顯著的、可控的等離子體共振性能以構(gòu)建高效、穩(wěn)定的等離子體傳感平臺;而且要求制備納微結(jié)構(gòu)的技術(shù)要具有易操作、成本低、產(chǎn)率高、集成性好等優(yōu)點。近些年來,具有納米間隙和尖端的金屬納微結(jié)構(gòu)由于其顯著的電磁場增強性能,得到了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。一方面,當(dāng)光照射納米間隙結(jié)構(gòu)時,狹小的納米間隙會使光限域在其中,從而增強間隙中的電磁場強度。研究表明間隙中電磁場的強度隨著間隙尺寸的減小而增大。特別是當(dāng)間隙尺寸小于10 nm時,在縫隙中激發(fā)的極強的電磁場,可以應(yīng)用到單分子檢測方面。另一方面,當(dāng)光照射到具有尖端的納微結(jié)構(gòu)時,光會沿著結(jié)構(gòu)傳播從而在尖端部分聚集,進而使尖端處的電磁場顯著增強。因此,制備具有強烈電磁場增強性能的納米間隙和納米尖端結(jié)構(gòu)是當(dāng)代科學(xué)家的首要任務(wù)。但是傳統(tǒng)的納微結(jié)構(gòu)制備技術(shù)構(gòu)筑的貴金屬納微結(jié)構(gòu)具有... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    第一節(jié) 金屬納微結(jié)構(gòu)表面的等離子體
        1.1.1 傳播表面等離子體
        1.1.2 局部表面等離子體
    第二節(jié) 納米間隙
        1.2.1 納米間隙的增強機理
        1.2.2 納米間隙的制備方法
            1.2.2.1 金屬納米粒子組裝
            1.2.2.2 納米球刻蝕（膠體刻蝕）
            1.2.2.3 電子束刻蝕
            1.2.2.4 聚焦離子束刻蝕
            1.2.2.5 傾斜角陰影蒸發(fā)
            1.2.2.6 納米切割
            1.2.2.7 電遷移
            1.2.2.8 機械控制斷裂連接
            1.2.2.9 線上刻蝕
        1.2.3 納米間隙結(jié)構(gòu)在光學(xué)方面的應(yīng)用
            1.2.3.1 表面增強光譜
            1.2.3.2 化學(xué)與生物傳感
            1.2.3.3 化學(xué)與生物成像
            1.2.3.4 非線性光學(xué)
            1.2.3.5 光學(xué)捕捉
            1.2.3.6 超材料
    第三節(jié) 納米尖端
        1.3.1 納米尖端的增強機理
        1.3.2 納米尖端的制備方法
            1.3.2.1 納米球刻蝕（膠體刻蝕）
            1.3.2.2 電子束刻蝕
            1.3.2.3 聚焦離子束刻蝕
            1.3.2.4 納米壓印技術(shù)
            1.3.2.5 定向光流化刻蝕
            1.3.2.6 電化學(xué)刻蝕
        1.3.3 納米尖端的光學(xué)應(yīng)用
            1.3.3.1 表面增強拉曼光譜
            1.3.3.2 熒光成像
            1.3.3.3 非線性光學(xué)
            1.3.3.4 近場掃描光學(xué)顯微鏡
            1.3.3.5 光學(xué)捕捉
    第四節(jié) 本論文設(shè)計思路
第二章 基于納米切割的三維鋸齒形納米間隙的等離子體聚焦
    第一節(jié) 引言
    第二節(jié) 實驗部分
        2.2.1 實驗原料
        2.2.2 鋸齒形納米間隙結(jié)構(gòu)的制備
            2.2.2.1 鉻條帶掩板的制備
            2.2.2.2 硅V-型溝槽模板的制備
            2.2.2.3 環(huán)氧樹脂V-型溝槽模板的制備
            2.2.2.4 鋸齒形納米間隙結(jié)構(gòu)的制備
        2.2.3 時域有限差分法（FDTD）理論模擬鋸齒形納米間隙的電磁場分布
        2.2.4 表面增強拉曼散射實驗
        2.2.5 表征儀器
    第三節(jié) 結(jié)果與討論
        2.3.1 三維鋸齒形等離子體納米間隙的制備
        2.3.2 FDTD模擬鋸齒形納米間隙結(jié)構(gòu)的電磁場強度及分布
        2.3.3 鋸齒形納米間隙結(jié)構(gòu)的表面增強拉曼性能
    第四節(jié) 本章小結(jié)
第三章 基于膠體刻蝕和納米切割的月牙形納米結(jié)構(gòu)的制備及其性能研究
    第一節(jié) 引言
    第二節(jié) 實驗部分
        3.2.1 實驗原料
        3.2.2 單層膠體晶體金屬膜的制備
        3.2.3 月牙形納米線的制備
        3.2.4 月牙形納米間隙的制備
        3.2.5 對月牙形納米線的制備
        3.2.6 對月牙形納米間隙的制備
        3.2.7 FDTD理論計算
        3.2.8 表征儀器
    第三節(jié) 結(jié)果與討論
        3.3.1 月牙形納米線的制備
        3.3.2 月牙形納米線的表征
        3.3.3 月牙形納米線的光學(xué)性能研究
        3.3.4 FDTD模擬月牙形納米線的電磁場分布
        3.3.5 月牙形納米間隙的制備與光學(xué)性能研究
        3.3.6 對月牙形納米線的制備與光學(xué)性能研究
        3.3.7 對月牙形納米間隙的制備與光學(xué)性能研究
    第四節(jié) 本章小結(jié)
第四章 基于納米切割的Au-Ag異質(zhì)納米間隙的制備及性能研究
    第一節(jié) 引言
    第二節(jié) 實驗部分
        4.2.1 實驗原料
        4.2.2 不同材料的線性納米間隙的制備
        4.2.3 三維Au-Ag異質(zhì)納米間隙的制備
        4.2.4 FDTD理論計算
        4.2.5 表征儀器
    第三節(jié) 結(jié)果與討論
        4.3.1 垂直取向的Au-Ag異質(zhì)線性納米間隙的制備
        4.3.2 線性納米間隙結(jié)構(gòu)的表征
        4.3.3 線性納米間隙的表面增強拉曼光譜的研究
        4.3.4 FDTD理論模擬線性納米間隙的電磁場強度及分布
        4.3.5 三維Au-Ag異質(zhì)納米間隙的制備及光學(xué)性能研究
    第四節(jié) 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
作者簡介
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文（含待發(fā)表）
授權(quán)專利
致謝



本文編號：3114563