金屬納米結構的光學特性及其氧氣傳感研究.pdf

1、表面等離激元（surface plasmons,SPs）是一種存在金屬與介質分界面的倏逝波。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。這種波一般來說在空間上存在的范圍很小，所以通常是以納米量級來描述它的產(chǎn)生和傳播。正是由于這種表面共振效應使得它會產(chǎn)生很多不同與傳統(tǒng)光學范疇內(nèi)的現(xiàn)象。例如，異常光透射現(xiàn)象、Fano共振、表面增強拉曼散射、金屬熒光增強效應等。隨著納米技術的發(fā)展，我們

2、能夠發(fā)現(xiàn)更多的這種新奇光學現(xiàn)象。將這些光學特性應用在光電子器件領域，能夠使光電子器件達到更微型化。本文主要是研究光在通過金屬納米結構時發(fā)生的異?，F(xiàn)象，最后將其利用在傳感領域。
　　我們通過時域有限差分法進行理論計算，再通過實驗對金屬納米結構光學調控進行分析驗證，最后將這些異常光學性質運用到氧氣傳感上。本文的主要研究工作如下：
　　1.設計了一種等離激元晶體-金屬-等離激元晶體的新型結構。該結構具有兩層非密排的等離激元晶體夾著

3、金屬納米層，實現(xiàn)了連續(xù)金屬膜層結構的光學穿透特性的增強。通過改變等離激元晶體的結構參數(shù)包括尺寸和與金屬納米層之間的距離等可以實現(xiàn)對該結構的光學調控。這種新型的金屬膜層高光透射響應在新型透明金屬、金屬電極、傳感領域都具有潛在的廣泛應用。
　　2.實驗上，通過熱退火處理的方法改變組成金屬納米薄膜結構的金屬納米顆粒分布，從密排型變成離散型。經(jīng)過在實驗光譜的測量，發(fā)現(xiàn)這種處理能夠改變金屬納米結構的透射和對熒光材料的光致發(fā)光具有調控特性。通