【摘要】：納米光子學(xué)是當(dāng)前國際研究的一個前沿?zé)狳c(diǎn),涉及在納米尺度上的各種新穎光學(xué)現(xiàn)象及特性的研究,并由此催生出了表面等離激元光學(xué)。這一覆蓋物理、化學(xué)、材料、信息和生物科學(xué)的交叉學(xué)科。而基于等離激元共振超材料構(gòu)建的器件因體積小、集成度高、速度快、成本低,且具有傳統(tǒng)材料沒有的特殊性能,如表面增強(qiáng)光譜、光的異常透射等,故而引起了廣大科研人員的極大關(guān)注。論文介紹了表面等離激元的物理機(jī)理,并圍繞等離激元共振超材料的制備和特性展開了研究工作,制備了具有操作簡單、成本低和高重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)的拉曼襯底以及光吸收材料。主要包括以下幾個方面:1.介紹了表面等離激元的物理機(jī)理如激發(fā)方式、色散關(guān)系以及相關(guān)仿真模擬計算方法(包括時域有限差分法和電磁場有限元法),并利用時域有限差分法對制備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真模擬。2.基于簡單退火處理方法在石英片表面得到金納米顆粒陣列,并展開對該結(jié)構(gòu)光學(xué)性能的研究。金納米顆粒的等離激元共振使得該結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出不同的顏色(可用于裝飾材料)且同時具有較強(qiáng)拉曼增強(qiáng)性能。通過采用時域有限差分法計算得到金納米顆粒的電磁場分布,進(jìn)而闡明了金納米顆粒陣列的拉曼增強(qiáng)以及共振吸收的物理機(jī)理。3.通過化學(xué)中溶膠凝膠的方法制備得到單分散的二氧化硅微球,同時將這些二氧化硅微球自組裝合成單層二氧化硅膠體晶體。然后用磁控濺射系統(tǒng)在膠體晶體上沉積一層薄金再經(jīng)過退火處理制備出具有高拉曼熱點(diǎn)的金納米帽殼結(jié)構(gòu)。探究其光學(xué)性能以及表面增強(qiáng)拉曼方面的應(yīng)用。4.通過在單晶硅上制備離散金納米顆粒,然后進(jìn)行金屬輔助化學(xué)刻蝕制備出黑硅與金復(fù)合納米結(jié)構(gòu),同時探究了其物理特性。這些研究結(jié)果為我們繼續(xù)深入研究和實(shí)現(xiàn)高性能的拉曼襯底以及等離激元共振吸收超材料奠定了良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
【圖文】：

1.1（a）等離激元電場分布圖。（b）(a)中表示的電場隨 Z 的變化[2]。電磁學(xué)入手，首先運(yùn)用麥克斯韋方程組[7]推導(dǎo)金屬—介質(zhì)分界色散關(guān)系方程。如圖 l.1(a)所示，則他們滿足的麥克斯韋（Ma × H= D

圖 1.2 局域表面等離激元中電子云的集體振蕩[9]被光輻射時,就會使得金屬球表面的電子云往復(fù)下，金屬納米顆粒的半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于幅射波波長�？梢园呀饘偌{米球受光輻射問題看成是準(zhǔn)靜態(tài)問
【學(xué)位授予單位】：江西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O657.37;O511.3

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本文編號：2678550