金納米結(jié)構(gòu)的表面等離激元效應(yīng)以及其光學(xué)性質(zhì)的深入研究不僅可以擴(kuò)展人們對(duì)光和物質(zhì)相互作用的了解,而且可以促進(jìn)其在太陽(yáng)能電池增效、熒光增強(qiáng)、三維顯示等領(lǐng)域中的應(yīng)用。表面等離激元是自由電子在入射光的電磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生集體振蕩的現(xiàn)象。表面等離激元的表面局域性和近場(chǎng)增強(qiáng)性,實(shí)現(xiàn)在納米尺度上對(duì)結(jié)構(gòu)周?chē)碾姶判盘?hào)進(jìn)行調(diào)控。本文從手性金納米結(jié)構(gòu)和金—熒光團(tuán)復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備與光學(xué)性質(zhì)兩方面入手,較為系統(tǒng)的研究了金納米結(jié)構(gòu)的手性效應(yīng)和熒光效應(yīng)。利用仿真模擬計(jì)算手性金納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性以及利用簡(jiǎn)單的復(fù)合結(jié)構(gòu)研究局域表面等離激元對(duì)材料熒光特性影響,主要研究?jī)?nèi)容如下:1.以COMSOL有限元仿真模擬為手段,分別研究了雙“L”形納米結(jié)構(gòu)和雙螺旋納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性,特別是兩者的圓二色性。通過(guò)在左旋圓偏振光和右旋圓偏振光的不同作用下,得到不同的電場(chǎng)分布和消光系數(shù)。這兩種結(jié)構(gòu)的手性效應(yīng)可以用表面等離激元雜化模型分析。單個(gè)“L”形納米結(jié)構(gòu)或者單個(gè)螺旋納米結(jié)構(gòu)不具有手性效應(yīng)。當(dāng)雙“L”形納米結(jié)構(gòu)之間的距離小于300納米（雙螺旋納米結(jié)構(gòu)之間的距離小于400納米）才具有明顯的圓二色性響應(yīng),這是因?yàn)榻鸺{米結(jié)構(gòu)表面等離激元具有局域性和... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

(a)傳導(dǎo)型的SPP；(b)金屬納米顆粒的LSP[15]

第一章緒論3目前研究中主要通過(guò)改變金屬納米結(jié)構(gòu)的尺寸、形貌、組成材料以及周?chē)h(huán)境介質(zhì)的介電常數(shù)得以實(shí)現(xiàn)調(diào)控表面等離激元。表面等離激元效應(yīng)所引起的一個(gè)直觀現(xiàn)象就是當(dāng)金納米顆粒的粒徑發(fā)生變化時(shí)，其相關(guān)水溶液的顏色也會(huì)發(fā)生變化。這是因?yàn)楫?dāng)金納米顆粒的粒徑改變時(shí)，其表面的電場(chǎng)分布也發(fā)生了變化，隨之導(dǎo)致金納米顆粒的電子振蕩頻率，吸收截面，散射截面，消光截面等發(fā)生改變從而導(dǎo)致水溶液顏色各異。因此金屬納米結(jié)構(gòu)的參數(shù)以及周?chē)h(huán)境因素都會(huì)不同程度地影響表面等離激元效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)上調(diào)控金屬表面等離激元簡(jiǎn)單有效的方法是改變金屬納米結(jié)構(gòu)的尺寸或者形貌，常用方法有：水熱合成法、自組裝法、掩模板生長(zhǎng)法以及聚焦離子束刻蝕法等[16-18]。1.2.2表面等離極化激元SPP是一種金屬表面的自由電子與入射光場(chǎng)相互作用在金屬/介質(zhì)界面上產(chǎn)生的電磁模式，該電磁模式是只能沿著平坦光滑的金屬/介質(zhì)界面?zhèn)鬏數(shù)碾娮邮杳懿�，且在垂直于界面的方向上�?qiáng)度隨著距離的增大出現(xiàn)指數(shù)衰減，其中有效距離最大值約為50納米[19]。如圖1.2所示，SPP沿著金屬/介質(zhì)界面的傳輸情況，相關(guān)的電荷分布和以疏密波的模式進(jìn)行傳輸?shù)碾姶艌?chǎng)的示意圖。圖1.2(a)在金屬/介質(zhì)界面上，激發(fā)的SPP的電荷和電磁場(chǎng)分布示意圖；(b)電磁場(chǎng)強(qiáng)度在金屬/介質(zhì)界面處的消逝特性[20]。如圖1.2(a)所示，我們把Z=0處定義為金屬/介質(zhì)界面，且把垂直于界面的Z方向定義為法線方向，SPP沿著X軸方向進(jìn)行傳輸。Z>0的范圍為介質(zhì)，其

第一章緒論5圖1.3SPP（實(shí)線）和自由傳播的電磁波（虛線）的色散曲線[20]。SPP雖然理論上可以在金屬與介質(zhì)的界面上實(shí)現(xiàn)自由傳輸，但是實(shí)際上由于金屬材料自身的耗損，電子疏密波的傳輸過(guò)程會(huì)存在能量衰減，因此傳輸距離將變得十分有限，通常情況下也只能實(shí)現(xiàn)幾百納米到微米的量級(jí)[4,20]。但也正是SPP只能沿著界面的方向傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，相關(guān)的電荷、電磁場(chǎng)和能量等只能高度局域在界面附近很小的區(qū)域內(nèi)，可以擴(kuò)展到光信號(hào)傳輸方面，進(jìn)行代替電介質(zhì)傳輸光信號(hào)的研究。1.2.3局域表面等離激元當(dāng)金屬納米結(jié)構(gòu)（如納米棒、納米星、納米顆粒等）的表面是粗糙的或者具有細(xì)小的凹凸時(shí)，表面等離激元會(huì)被高度局域在金屬納米結(jié)構(gòu)的內(nèi)部以及界面附近范圍內(nèi)。這種只能以駐波模式進(jìn)行振蕩而不能以波的形式傳輸?shù)谋砻娴入x激元被稱(chēng)為L(zhǎng)SP。與SPP不同的是LSP是一種在粗糙或者具有細(xì)小凹凸的金屬納米結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的非傳播電磁模式，且能直接被入射光激發(fā)，金屬納米結(jié)構(gòu)的表面若非平坦光滑時(shí)，那么LSP將占據(jù)主導(dǎo)地位[5,22]。雖然兩種不同類(lèi)型的表面等離激元都具有表面局域性，但是SPP只有沿著界面這一個(gè)傳輸方向因此具有的是一維空間的局域性，而LSP主要局域在各種金屬納米結(jié)的曲面上因此具有的是兩

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于DNA自組裝的手性等離子體納米結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展[J]. 王猛,董今一,王強(qiáng)斌.  科學(xué)通報(bào). 2019(10)
[2]電場(chǎng)調(diào)諧InAs量子點(diǎn)激子精細(xì)結(jié)構(gòu)劈裂[J]. 李文生,孫寶權(quán).  內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(06)
[3]InAs單量子點(diǎn)精細(xì)結(jié)構(gòu)光譜[J]. 李文生,孫寶權(quán).  發(fā)光學(xué)報(bào). 2009(06)
[4]用時(shí)域ABCD矩陣元表達(dá)的時(shí)間菲涅耳數(shù)[J]. 張筑虹,范滇元.  光學(xué)學(xué)報(bào). 1991(11)

博士論文
[1]表面等離激元納米結(jié)構(gòu)的局域場(chǎng)增強(qiáng)特性[D]. 單鋒.東南大學(xué) 2018
[2]局域表面等離激元與激子的耦合研究[D]. 周寧.浙江大學(xué) 2016
[3]有機(jī)光伏電池中金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離激元效應(yīng)研究[D]. 朱錦鋒.電子科技大學(xué) 2012

碩士論文
[1]稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料性能研究[D]. 李曉鵬.黑龍江大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3094112