隨著等離子體技術(shù)的高速發(fā)展,等離子體技術(shù)在軍事方面大展拳腳,極大促進(jìn)了軍事現(xiàn)代化、遠(yuǎn)程化、科技化發(fā)展。等離子體技術(shù)主要應(yīng)用于等離子體干擾、等離子體鞘、等離子體尾跡、等離子體隱身和等離子體鏡像雷達(dá)。表面等離激元共振模型對(duì)電磁波的吸收作用是未來(lái)坦克、船舶、飛機(jī)隱身技術(shù)的關(guān)鍵。本文通過(guò)結(jié)合掃描透射電子顯微鏡（STEM）和聚焦離子束兩種電子顯微技術(shù)的方法,研究了金薄膜亞微米結(jié)構(gòu)的表面等離激元。改變自行加工的雙縫系統(tǒng)長(zhǎng)度、夾縫間距和形狀,研究這些因素對(duì)雙縫系統(tǒng)表面等離激元的影響和耦合機(jī)制。夾縫長(zhǎng)度的改變可以測(cè)量到更高階高次諧波信號(hào),夾縫長(zhǎng)度為1000nm時(shí)觀測(cè)到五階模式。改變夾縫間距發(fā)現(xiàn),這并不會(huì)改變波的傳播方向,但是對(duì)波的強(qiáng)度有影響,在夾縫間距大于700nm夾縫耦合效應(yīng)基本消失。改變形狀可以觀測(cè)到新的模式,并且可以根據(jù)樣品形狀調(diào)整波的傳播途徑,這樣的話就能根據(jù)樣品形狀有效地調(diào)控光譜范圍。基于掃描透射電子顯微鏡（STEM）電子能量損失譜（EELS）的方法,同時(shí)研究了藍(lán)寶石、氮化鎵、碳化硅、氮化鋁四種極性材料的表面聲子極化激元。一方面由于缺乏合適的光源和探測(cè)器,妨礙了對(duì)極性材料性質(zhì)的理解;另一方面... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

表面等離激元在金屬-電介質(zhì)表面激發(fā)時(shí)電磁場(chǎng)和電荷分布示意圖[3]

中北大學(xué)學(xué)位論文8的。SPPs分為可沿著金屬表面?zhèn)鞑サ谋砻娴入x激元和局域在金屬納米顆�；蚣{米結(jié)構(gòu)附近的局域表面等離極化激元（LocalizedSurfacePlasmaProlaritons，簡(jiǎn)稱LSPPs）。傳播方式如圖1-2所示。LSPPs與納米顆粒或納米結(jié)構(gòu)的等離子共振頻率由金屬的頻率相關(guān)介電函數(shù)、納米顆粒的形狀和尺寸以及周圍介質(zhì)的介電函數(shù)決定。改變包埋介質(zhì)會(huì)導(dǎo)致等離子體子共振光譜位置的改變。局域表面等離子體共振（Localizedsurfaceplasmonresonance，LSPR）傳感是基于監(jiān)測(cè)由于周圍介質(zhì)變化而引起的光譜變化。等離子體納米顆粒的LSPR靈敏度通常由其品質(zhì)因數(shù)來(lái)評(píng)估，品質(zhì)因素為周圍介質(zhì)中每折射率單位變化的等離子體子頻移除以光譜共振峰寬度的比率。在定義LSPR傳感器靈敏度時(shí)，這既考慮了共振峰位置的絕對(duì)位移，也考慮了共振寬度。局域表面等離極化激元（LSPPs）的激發(fā)需要一個(gè)時(shí)變電磁場(chǎng)，傳統(tǒng)的LSPPs探測(cè)方法是用遠(yuǎn)場(chǎng)平面波光照射樣品，通過(guò)測(cè)量吸收、散射或消光來(lái)研究光響應(yīng)。盡管遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)技術(shù)取得了驚人的進(jìn)展，但衍射(～200nm)限制了測(cè)量精度和獲得的信息量�？刂乒庾覮SPP相互作用阻礙了光學(xué)暗模的分析。針對(duì)這些局限性，開發(fā)了近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡（SNOM），該顯微鏡利用近場(chǎng)光源，通過(guò)聚焦具有亞折射大小孔徑的遠(yuǎn)場(chǎng)光而形成。SNOM可以探測(cè)到空間分辨率高達(dá)10nm的亮模式和暗模式，但它存在局部加熱、成像偽影、靈敏度和針尖擾動(dòng)等問題，這些都降低了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可解釋性。圖1-2表面等離激元信號(hào)傳遞（a）金屬介質(zhì)界面處表面等離激元的傳播(b)金屬納米顆粒的局域表面等離激元的傳播Fig.1-2Surfaceplasmonsignaltransmission,(a)Signaltransferofsurfaceplasmonattheinterfaceofmetalmedium(b)signaltransferoflocalsurfaceplasmonofmetalnanoparticles

中北大學(xué)學(xué)位論文9根據(jù)Drude模型，金屬的相對(duì)介電常數(shù)ε()可表示為：ε()=122+（式1-1）式中：γ－振蕩頻率；γ=1，τ為電子在金屬里的弛豫時(shí)間，它描述了自由電子與金屬之間的相互作用。是金屬等離子激元的振蕩頻率：=√200（式1-2）n－電子的密度；e－電子的電荷，；0－真空介電常數(shù)，；0－電子的質(zhì)量。忽略電子碰撞時(shí)，γ=0，金屬的相對(duì)介電常數(shù)ε()可以簡(jiǎn)化為ε()=122（式1-3）當(dāng)=，即1=2時(shí)(其中和1是金屬的介電常數(shù)，和2是介質(zhì)的介電常數(shù))，所對(duì)應(yīng)的頻率，定義為表面等離激元的共振頻率，即ω=1+（式1-4）表面等離激元是一種表面電磁波。假設(shè)如圖1.3所示，最基礎(chǔ)最簡(jiǎn)單的金屬-介質(zhì)結(jié)構(gòu)，通過(guò)麥克斯韋方程組和邊界條件來(lái)分析表面等離激元。圖1-3金屬介質(zhì)的界面示意圖Fig.1-3Theinterfaceofmetalanddieelectricdiagram

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于STEM-EELS方法在納米尺度上測(cè)量表面聲子強(qiáng)度[J]. 劉秉堯,李寧,孫元偉,李躍輝,高鵬,俞大鵬.  電子顯微學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]石墨烯的聲子熱學(xué)性質(zhì)研究[J]. 葉振強(qiáng),曹炳陽(yáng),過(guò)增元.  物理學(xué)報(bào). 2014(15)
[3]太赫茲雷達(dá)反等離子體隱身研究[J]. 楊玉明,王紅,譚賢四,陳輝.  雷達(dá)科學(xué)與技術(shù). 2012(05)
[4]極化激元研究的進(jìn)展——紀(jì)念黃昆先生90誕辰[J]. 甘子釗.  物理. 2009(08)
[5]等離子體隱身技術(shù)的研究[J]. 趙青,李宏福,任同,鄢陽(yáng),羅勇.  電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2004(02)
[6]發(fā)展中的軍用等離子體技術(shù)[J]. 陳心中,徐潤(rùn)君,趙志珩.  物理與工程. 2002(04)
[7]等離子體技術(shù)在軍事中的應(yīng)用[J]. 曹金祥.  自然雜志. 2000(01)

博士論文
[1]動(dòng)目標(biāo)模擬與表面等離激元特性研究[D]. 鄭哲.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[2]基于微納加工的表面等離激元光子回路和熱效應(yīng)探測(cè)研究[D]. 高龍.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所) 2018
[3]金屬納米顆粒表面等離激元模式的計(jì)算模擬研究[D]. 章可俊.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[4]半導(dǎo)體/電光材料界面光柵誘導(dǎo)等離激元與亞波長(zhǎng)耦合[D]. 薛聽雨.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[5]非線性可調(diào)諧表面等離激元器件的研究[D]. 高一曉.北京交通大學(xué) 2017
[6]金屬納米結(jié)構(gòu)表面等離激元雜化和吸收特性的研究[D]. 梁秋群.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2015

碩士論文
[1]SiC表面聲子極化激元的激發(fā)及其光學(xué)特性研究[D]. 買爾旦·吐合達(dá)洪（merdan tuhtasun）.上海師范大學(xué) 2019
[2]棱鏡耦合型表面等離子體共振傳感特性研究[D]. 孟曉云.燕山大學(xué) 2016
[3]鈾鈮合金表面氧化行為的電子能量損失譜研究[D]. 陸雷.中國(guó)工程物理研究院北京研究生部 2003



本文編號(hào)：3613036