發(fā)布時(shí)間：2021-07-14 09:28

　　金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振能夠突破衍射極限,將傳統(tǒng)光學(xué)推向亞波長納米光學(xué)。這將刺激一些新穎光學(xué)材料的發(fā)展,并為納米尺度光信息的傳輸與處理以及微型化和集成化新器件的創(chuàng)造提供可能。表面等離子體的局域場增強(qiáng)特性對(duì)金屬的材料屬性、納米結(jié)構(gòu)形貌以及介電環(huán)境的變化十分敏感,故能夠應(yīng)用于高靈敏度傳感器、拉曼光譜增強(qiáng)分子信號(hào)探測等�；诒砻娴入x子體共振的金屬納米結(jié)構(gòu)研究受到越來越多的關(guān)注,逐漸形成了表面等離子體光子學(xué),這門學(xué)科在物理、材料、化學(xué)和生物傳感等諸多研究領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。表面等離子體光子學(xué)的出現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到可以設(shè)計(jì)特殊形狀的金屬或表面等離子體納米結(jié)構(gòu),而有效的高性能計(jì)算機(jī)電磁仿真軟件不僅能預(yù)測納米結(jié)構(gòu)的性能,而且能夠促進(jìn)表面等離子體技術(shù)的發(fā)展。因此本文利用基于有限元法的軟件COMSOL Multiphysic,研究了幾種不同金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離子體的光學(xué)特性,具體包括基于ITO襯底的銀核金殼復(fù)合納米顆粒、SiO2/Ag/SiO2/Au多層納米殼以及貴金屬盤-環(huán)納米結(jié)構(gòu)。我們模擬了上述納米結(jié)構(gòu)在各種不同條件下的消光譜,并詳細(xì)分析了影響納米結(jié)構(gòu)消光特性的因素,主要取得了以下結(jié)果：（1... 

【文章來源】：陜西師范大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖３－３?（ａ）?（ｂ）單質(zhì)銀納米顆粒與不同金殼厚度的基于ＩＴＯ襯底的銀核金殼復(fù)合納米顆粒的消光??

Ｆｉｇ．３－４?Ｔｈｅ?ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?（ａ）?ｓｉｎｇｌｅ?ｇｏｌｄ?ａｎｄ?ｓｉｌｖｅｒ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ?（ｂ）?ｓｉｌｖｅｒ－ｇｏｌｄ?ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ??ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ?ｂａｓｅｄ?〇打?ｎｏ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｉｌｖｅｒ?ｃｏｒｅ?ｒａｄｉｕｓ??圖３－４（３）中，單質(zhì)銀納米顆粒的兩個(gè)消光峰分別位于３７〇１１１１１和４３〇１１１１１附近，??單質(zhì)金納米顆粒的消光峰主要位于５３０ｎｍ。在圖３－４?（ｂ）中，當(dāng)銀核半徑ｒ＝５５ｎｍ??時(shí)，銀核金殼復(fù)合納米顆粒的兩個(gè)消光峰分別為４５０ｎｍ和４９０ｎｍ，由于金殼的調(diào)??節(jié)作用，其消光峰的光學(xué)性質(zhì)雖類似于單質(zhì)銀納米顆粒，但相對(duì)單質(zhì)銀納米顆粒??的消光譜出現(xiàn)紅移。隨著銀核半徑的減小，復(fù)合納米顆粒的消光峰出現(xiàn)紅移，同??時(shí)兩個(gè)消光峰逐漸變?yōu)橐粋�(gè)消光峰。當(dāng)銀核半徑ｉ＝２５ｎｍ時(shí)，復(fù)合納米顆粒的消光??峰位于５３０ｎｍ處且其形狀基本與單質(zhì)金納米顆粒的消光峰重合，故復(fù)合納米顆粒??的光學(xué)性質(zhì)接近于單質(zhì)金納米願(yuàn)粒。對(duì)于總尺寸一定的銀核金殼復(fù)合納米顆粒，??核殼比（大于５乃）決定了復(fù)合納米顆�？傮w的光學(xué)特性。??３．?３．?４介電環(huán)境的影響??我們對(duì)基于ＩＴＯ襯底的銀核金殼復(fù)合納米顆粒的消光譜隨介電環(huán)境的變化進(jìn)??行了定量計(jì)算。假設(shè)復(fù)合納米顆粒周圍介質(zhì)的折射率分別為水（ｎ＝１．３３３）、己醇??（ｎ＝１．３６２）、環(huán)己燒（ｎ＝１．４２６）和四氯甲燒（ｆｆ＝１．４６１）。其中

ｓｐｅｃｔｒａ?（ａ）?Ｔｈｅ?ｉｎｎｅｒ?ｎａｎｏｓｈｅｌｌ?ｗｉｔｈ?扣，ｔ２］＝［２０，ｌ＾ｎｍ?（ｂ）?Ｔｈｅ?ＳｉＣＶｉ＾／ＳｉＣＶＡｕ?ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ??打ａｎｏｓｈｅＵｓ?ｗｉｔｈ?［ｔｉ，?（２，?ｔ］，?＊４］＝［２０，１式１５，２習(xí)ｎｍ?（ｃ）?Ｔｈｅ?ｏｕｔｅｒ?ｎａｎｏｓｈｅｌｌ?ｗｉｔｈ?［ｔ］，?ｔ４］＝口０，２５］ｎｍ??由圖４－３可Ｗ觀察到，偶極雜化模式Ｉ沁）線寬比偶極雜化模式｜＾＿－＞寬［６１］，當(dāng)二??者近場相互禪合時(shí)，導(dǎo)致消光譜出現(xiàn)缺口，形成法諾共振。而四級(jí)雜化模式的消??光譜相對(duì)于偶極雜化模式的消光譜，共振線寬變窄且共振強(qiáng)度降低，故難Ｗ形成??法諾共振。因此，由于Ｓｉ〇２／Ａｇ／Ｓｉ〇２／Ａｕ多層納米殼的內(nèi)核殼和外核殼之間的偶極??－偶極賴合雜化作用，其消光譜產(chǎn)生了相應(yīng)的法諾共振，消光峰表現(xiàn)出不對(duì)稱的峰■??形。??圖４＿４是ＳｉＣＶＡｇ／ＳｉＣＶＡｕ多層納米殼能量模式Ｉ＂；〉、｜曲〉、｜祖〉和｜化－〉的ｘｙ??面電場分布圖，對(duì)應(yīng)的波長Ａ分別為３３０ｎｍ、４８０ｎｍ、５３０ｎｍ和７３０ｎｍ。圖４－４?（ａ）??在波長＾＝３３０ｎｍ處，強(qiáng)電場集中在內(nèi)電介質(zhì)層表面，金納米殼層的場強(qiáng)相對(duì)較弱。??圖４－４?（ｂ）在波長乂?＝４８０ｎｍ處

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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