本文關(guān)鍵詞：金屬納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性及其氧氣傳感研究

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【摘要】：表面等離激元(surface plasmons,SPs)是一種存在金屬與介質(zhì)分界面的倏逝波。倏逝波的產(chǎn)生是需要特定頻率的入射電磁波照射到金屬表面,特定頻率的電磁波與金屬表面自由電子產(chǎn)生共振耦合。這種波一般來(lái)說(shuō)在空間上存在的范圍很小,所以通常是以納米量級(jí)來(lái)描述它的產(chǎn)生和傳播。正是由于這種表面共振效應(yīng)使得它會(huì)產(chǎn)生很多不同與傳統(tǒng)光學(xué)范疇內(nèi)的現(xiàn)象。例如,異常光透射現(xiàn)象、Fano共振、表面增強(qiáng)拉曼散射、金屬熒光增強(qiáng)效應(yīng)等。隨著納米技術(shù)的發(fā)展,我們能夠發(fā)現(xiàn)更多的這種新奇光學(xué)現(xiàn)象。將這些光學(xué)特性應(yīng)用在光電子器件領(lǐng)域,能夠使光電子器件達(dá)到更微型化。本文主要是研究光在通過(guò)金屬納米結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)生的異常現(xiàn)象,最后將其利用在傳感領(lǐng)域。我們通過(guò)時(shí)域有限差分法進(jìn)行理論計(jì)算,再通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)金屬納米結(jié)構(gòu)光學(xué)調(diào)控進(jìn)行分析驗(yàn)證,最后將這些異常光學(xué)性質(zhì)運(yùn)用到氧氣傳感上。本文的主要研究工作如下:1.設(shè)計(jì)了一種等離激元晶體-金屬-等離激元晶體的新型結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有兩層非密排的等離激元晶體夾著金屬納米層,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)金屬膜層結(jié)構(gòu)的光學(xué)穿透特性的增強(qiáng)。通過(guò)改變等離激元晶體的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括尺寸和與金屬納米層之間的距離等可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該結(jié)構(gòu)的光學(xué)調(diào)控。這種新型的金屬膜層高光透射響應(yīng)在新型透明金屬、金屬電極、傳感領(lǐng)域都具有潛在的廣泛應(yīng)用。2.實(shí)驗(yàn)上,通過(guò)熱退火處理的方法改變組成金屬納米薄膜結(jié)構(gòu)的金屬納米顆粒分布,從密排型變成離散型。經(jīng)過(guò)在實(shí)驗(yàn)光譜的測(cè)量,發(fā)現(xiàn)這種處理能夠改變金屬納米結(jié)構(gòu)的透射和對(duì)熒光材料的光致發(fā)光具有調(diào)控特性。通過(guò)改變熱退火處理的溫度和時(shí)間可以進(jìn)一步調(diào)控金屬納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性。3.我們?cè)谶@種經(jīng)熱退火處理過(guò)的金屬納米結(jié)構(gòu)上搭載一層含有熒光指示劑的溶膠凝膠組成光學(xué)氧氣傳感器的核心傳感材料。通過(guò)改變金屬納米結(jié)構(gòu)的厚度、退火溫度及時(shí)間,可以很好的調(diào)控傳感的靈敏度。這種光學(xué)氧氣傳感有助于在低氧濃度領(lǐng)域的研究和發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】：金屬納米結(jié)構(gòu) 表面等離激元 光學(xué)氧氣傳感器 光致發(fā)光
【學(xué)位授予單位】：江西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O484;TP212
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 表面等離激元的簡(jiǎn)介8-14
• 1.1.1 表面等離激元的基本理論8-10
• 1.1.2 色散關(guān)系10-12
• 1.1.3 表面等離激元的激發(fā)和轉(zhuǎn)播12-14
• 1.2 表面等離激元的應(yīng)用—表面增強(qiáng)熒光效應(yīng)14-15
• 1.3 本論文的主要內(nèi)容和章節(jié)安排15-16
• 2 金屬薄膜結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算和研究16-24
• 2.1 數(shù)值模擬技術(shù)的簡(jiǎn)介16
• 2.2 時(shí)域有限差分法16-18
• 2.3 金屬薄膜的透光性研究18-23
• 2.3.1 引言18-19
• 2.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-20
• 2.3.3 結(jié)果與討論20-22
• 2.3.4 小結(jié)22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 3 金納米薄膜的表面等離激元性質(zhì)的研究24-28
• 3.1 引言24
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法24-25
• 3.2.1 樣品的制備24-25
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論25-27
• 3.4 本章小結(jié)27-28
• 4 光學(xué)氧氣傳感的設(shè)計(jì)與研究28-37
• 4.1 引言28-29
• 4.2 熒光淬滅效應(yīng)29
• 4.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)29-32
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)器材29-30
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程30-32
• 4.4 結(jié)果與討論32-36
• 4.5 本章小結(jié)36-37
• 5 論文總結(jié)與展望37-39
• 5.1 論文總結(jié)37
• 5.2 展望37-39
• 參考文獻(xiàn)39-46
• 致謝46-47
• 在讀期間公開(kāi)發(fā)表論文（著）及科研情況47

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