本文關(guān)鍵詞：角度不敏感等離子激元顏色濾波器理論及實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 表面等離子激元 等離子激元顏色濾波器 金屬納米結(jié)構(gòu) 局域等離子共振 傳播性等離子共振 角度不敏感

【摘要】：表面等離子激元由于其對(duì)納米尺度光場突出的調(diào)控能力,在現(xiàn)代科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。在圖像傳感器、顯示器、數(shù)碼攝像、投影等領(lǐng)域,基于周期性金屬納米結(jié)構(gòu)的等離子激元顏色濾波器,由于其具有比傳統(tǒng)基于染料的顏色濾波器更加優(yōu)異的性能(小型化、制備工藝簡單、耐高溫及紫外輻射等)而成為研究的熱點(diǎn)。然而為實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,諸如透射率、顏色純度、偏振相關(guān)性、角度敏感性、性價(jià)比以及大面積制備工藝等問題還需要更深入的研究。本論文在分析理解等離子激元基本原理的基礎(chǔ)上,借助時(shí)域有限差分仿真方法和納米實(shí)驗(yàn)加工工藝,設(shè)計(jì)研制了金屬納米結(jié)構(gòu),測試分析了基于所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的等離子激元顏色濾波器的性能,重點(diǎn)解決了偏振相關(guān)性、角度敏感性等問題,為等離子激元顏色濾波器的商業(yè)化應(yīng)用提供了技術(shù)支持。首先,我們系統(tǒng)地研究了玻璃基底上一維銀納米光柵占空比對(duì)其光譜特性的影響。利用時(shí)域有限元差分仿真軟件,我們仿真了不同光柵周期和厚度條件下占空比對(duì)其透射譜的影響,發(fā)現(xiàn)在不惡化透射譜的顏色效果的前提下,占空比能在較窄的波長范圍內(nèi)對(duì)透射譜的共振波長進(jìn)行調(diào)節(jié)。這是因?yàn)檎伎毡忍蠡蛱《紝?dǎo)致顏色純度的降低,惡化透射譜的顏色濾波效果。對(duì)實(shí)驗(yàn)所制備樣品的光學(xué)特性測試驗(yàn)證了仿真的正確性。另外,對(duì)局域等離子共振和傳播性等離子共振的理論研究表明局域等離子共振在改變占空比實(shí)現(xiàn)顏色調(diào)控的過程中起著主要作用,隨著占空比的增大,由于光柵間距離減小,傳播性等離子共振的介入使得透射譜發(fā)生惡化,不利于結(jié)構(gòu)的顏色濾波性能。該工作為等離子激元顏色濾波器的占空比設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。其次,考慮到基于周期性金屬納米結(jié)構(gòu)的等離子激元顏色濾波器由于其通過衍射作用實(shí)現(xiàn)動(dòng)量匹配而對(duì)角度敏感,我們提出了一種基于玻璃基底上二維銀納米圓柱隨機(jī)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的角度不敏感等離子顏色濾波器。通過結(jié)構(gòu)周期性的消除,所提出的等離子激元顏色濾波器通過局域等離子共振作用實(shí)現(xiàn)了偏振不相關(guān)以及角度不敏感(入射角從0度到60度)特性。通過結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì),我們保證了圓柱間的局域等離子共振的去耦合作用,從而實(shí)現(xiàn)了顏色濾波器的可重復(fù)性和可預(yù)測性,并據(jù)此在實(shí)驗(yàn)上制備了空間上隨機(jī)且均勻排列的圓柱結(jié)構(gòu)。通過改變圓柱的直徑,我們實(shí)現(xiàn)了覆蓋可見光范圍內(nèi)的顏色調(diào)控,顯示了該結(jié)構(gòu)在數(shù)字成像和圖像傳感等領(lǐng)域具有的應(yīng)用潛能。最后,對(duì)本論文的研究內(nèi)容和取得的成果進(jìn)行了總結(jié),分析了該研究存在的提升空間并給出了未來可能的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：表面等離子激元 等離子激元顏色濾波器 金屬納米結(jié)構(gòu) 局域等離子共振 傳播性等離子共振 角度不敏感
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN713
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 表面等離子激元的研究歷史及現(xiàn)狀11-17
• 1.3 等離子顏色濾波器的研究歷史及現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本論文的研究目的和意義18-19
• 1.5 本論文的主要研究內(nèi)容19-21
• 2 表面等離子激元原理21-41
• 2.1 表面等離子激元的基本特性21-26
• 2.1.1 色散關(guān)系21-25
• 2.1.2 空間場分布特性25-26
• 2.1.3 空間場傳播長度26
• 2.2 表面等離子激元的激發(fā)方式26-30
• 2.3 表面等離子激元的內(nèi)部損耗及輻射損耗30-31
• 2.4 表面等離子激元的場增強(qiáng)特性31-32
• 2.5 金屬表面覆蓋介質(zhì)層的色散關(guān)系32-33
• 2.6 金屬薄膜的表面等離子激元33-35
• 2.7 金屬表面形貌對(duì)表面等離子激元的影響35-38
• 2.7.1 基本特性35-36
• 2.7.2 對(duì)傳播長度的影響36-37
• 2.7.3 對(duì)局域表面等離子激元的影響37-38
• 2.8 局域表面等離子激元及其場增強(qiáng)特性38-41
• 2.8.1 金屬球的局域表面等離子激元38-39
• 2.8.2 金屬橢球的局域表面等離子激元39-41
• 3 一維銀納米光柵占空比對(duì)其光譜特性的調(diào)控作用41-51
• 3.1 模型簡述41-42
• 3.2 FDTD仿真42-47
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果47-49
• 3.3.1 樣品制備及表征方法47
• 3.3.2 SEM測試結(jié)果47-48
• 3.3.3 光學(xué)顯微測試結(jié)果48-49
• 3.4 結(jié)果討論及分析49-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 4 二維銀納米圓柱隨機(jī)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)角度不敏感顏色濾波51-65
• 4.1 模型簡述51-53
• 4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)53-56
• 4.3 樣品制備與表征56-59
• 4.3.1 Lift-off制備工藝56-57
• 4.3.2 樣品表征57-59
• 4.4 全光譜顏色調(diào)控59-61
• 4.5 偏振無關(guān)性研究61-62
• 4.6 角度敏感性研究62-63
• 4.7 理論分析與討論63-64
• 4.8 本章小結(jié)64-65
• 5 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 工作總結(jié)65-66
• 5.2 工作展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-77
• 碩士期間發(fā)表的論文與專利77-79
• 個(gè)人簡介79

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張婧瑜;朱彤;安巍;;四種金屬納米桿粒子輻射特性的對(duì)比分析[J];節(jié)能技術(shù);2013年01期

2 ;費(fèi)廣濤小組取得金屬納米線熱膨脹研究新進(jìn)展[J];光機(jī)電信息;2009年06期

3 陳婕;陳瑩;趙浩嵐;;基于周期性金屬納米結(jié)構(gòu)的全光開關(guān)研究[J];光通信研究;2013年06期

4 楊盈瑩;張永亮;趙震聲;段宣明;;雙金屬納米天線在少周期激光中的寬帶超快電磁響應(yīng)[J];物理學(xué)報(bào);2012年01期

5 張敏;丁士進(jìn);陳瑋;張衛(wèi);;金屬納米晶快閃存儲(chǔ)器研究進(jìn)展[J];微電子學(xué);2007年03期

6 羅庭軍;萬玲玉;黃繼欽;龐霖;張衛(wèi)平;;三角形金屬納米結(jié)構(gòu)的局域表面等離共振傳感特性與優(yōu)化分析[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2013年05期

7 方明;宋開宏;王娟娟;黃志祥;吳先良;;金屬納米柱天線的快速電磁分析[J];光子學(xué)報(bào);2014年03期

8 周朕;史林興;;金屬納米柵格薄膜等離激元太陽能電池的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2012年11期

9 付建國;;近紅外波段的金屬納米腔激光器[J];光機(jī)電信息;2009年11期

10 蔡積慶;;印刷電子用導(dǎo)電性油墨材料的開發(fā)[J];印制電路信息;2013年01期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王仲玨;;金屬納米變質(zhì)技術(shù)新進(jìn)展[A];2010年中國鑄造活動(dòng)周論文集[C];2010年

2 李志遠(yuǎn);;金屬納米微結(jié)構(gòu)和顆粒的表面等離子體共振[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2006年

3 黃川;宋曉艷;魏君;韓清超;;金屬納米晶熱穩(wěn)定性的計(jì)算機(jī)仿真與實(shí)驗(yàn)研究[A];第十二屆中國體視學(xué)與圖像分析學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

4 李亞棟;;金屬納米催化[A];第六屆全國物理無機(jī)化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

5 李亞棟;;金屬納米催化[A];第十二屆固態(tài)化學(xué)與無機(jī)合成學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

6 宋曉艷;張久興;李乃苗;高金萍;楊克勇;劉雪梅;;金屬納米晶和納米粒子材料熱力學(xué)特性的模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究[A];2005年全國計(jì)算材料、模擬與圖像分析學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

7 王樹林;李生娟;杜妍辰;徐波;李來強(qiáng);朱巖;;金屬納米結(jié)構(gòu)的干法室溫大規(guī)模制備[A];第八屆全國顆粒制備與處理學(xué)術(shù)和應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2007年

8 吳炳輝;陳光需;代燕;鄭南峰;;貴金屬納米晶的表界面調(diào)控[A];第十二屆固態(tài)化學(xué)與無機(jī)合成學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

9 郭霞;張巧;葉偉;謝芳;趙清;楊劍;;金基納米棒的選擇性腐蝕制備新穎多金屬納米結(jié)構(gòu)[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年

10 童明良;劉俊良;冷際東;郭鵬虎;;系列4f/3d-4f金屬納米分子磁體的組裝與磁-構(gòu)關(guān)系研究[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第8分會(huì)場摘要集[C];2012年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 本報(bào)記者 危麗瓊;雙金屬納米簇催化劑“1+1>2”[N];中國化工報(bào);2013年

2 張巍巍;美開發(fā)出高度控制金屬納米結(jié)構(gòu)的方法[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

3 記者　 毛黎;碳納米管與金屬納米導(dǎo)線成功連接[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫明斐;異常一維金屬納米結(jié)構(gòu)彈性及塑性的分子動(dòng)力學(xué)模似表征[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

2 李楠庭;石墨烯負(fù)載金屬納米結(jié)構(gòu)的制備及性能表征[D];南京大學(xué);2015年

3 宋瑋;多肽/金屬納米簇的制備及其用于生物分析檢測研究[D];南昌大學(xué);2015年

4 伍鐵生;基于金屬納米結(jié)構(gòu)的光傳輸特性及其應(yīng)用研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

5 王超;Ir基貴金屬納米晶制備及其催化性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2016年

6 武振楠;基于金屬納米點(diǎn)的超薄二維組裝結(jié)構(gòu)構(gòu)筑[D];吉林大學(xué);2016年

7 吳菲菲;金屬納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及其在傳感中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2016年

8 程毅;液相基底表面金屬納米結(jié)構(gòu)形成機(jī)理的計(jì)算機(jī)模擬[D];浙江大學(xué);2016年

9 夏良平;基于金屬納米結(jié)構(gòu)的納光子器件研究[D];中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2014年

10 古楊;基于局域表面等離激元共振的金屬納米結(jié)構(gòu)折射率傳感[D];武漢大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 祝國民;原位液體透射電鏡芯片的研發(fā)及基于此技術(shù)的貴金屬納米晶生長和刻蝕研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 倪媛;貴金屬納米結(jié)構(gòu)的可控合成及其光熱效應(yīng)研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

3 楊榮;貴金屬納米晶合成及其性能研究[D];浙江理工大學(xué);2015年

4 吳佳;基于金屬納米簇的光學(xué)分析方法研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

5 趙婷;貴金屬納米結(jié)構(gòu)的消光特性研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

6 蔡正杰;表面等離激元誘導(dǎo)的金屬納米寬單頻帶和窄多頻帶光透明特征研究[D];江西師范大學(xué);2015年

7 韓淑華;中空、多孔貴金屬納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及其機(jī)理、性能研究[D];溫州大學(xué);2015年

8 沈琪;金屬納米顆粒陣列的局域表面等離激元共振研究[D];南京大學(xué);2014年

9 王婧;金屬納米結(jié)構(gòu)在超寬帶電磁波中的局域增強(qiáng)特性及應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2014年

10 劉花;熒光性的金屬納米簇合成及傳感性能研究[D];浙江師范大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：769122