基于太赫兹表面等离子体波谱分析的生化薄膜检测系统研究

发布时间：2017-08-21 13:12

  本文关键词：基于太赫兹表面等离子体波谱分析的生化薄膜检测系统研究

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【摘要】：本论文主要是对太赫兹表面等离子体波生化薄膜光谱检测系统做了理论、仿真以及实验研究。本项目提出了一种利用太赫兹表面等离子体波测量薄膜太赫兹光谱的方法,突破了传统检测方式因为薄膜样品的厚度与太赫兹波的波长相差甚远而无法发生充分的相互作用的限制。将生化薄膜样品置于半导体的表面,利用太赫兹表面等离子体波在媒质界面传播的特性测量薄膜的太赫兹光谱。在理论推导的基础上,通过数值计算给出了太赫兹表面等离子体波在本征半导体锑化铟-空气界面传播时的等效波长,证明了利用太赫兹表面等离子体波测量薄膜太赫兹光谱的方法的可行性,解决了薄膜样品太薄而入射的太赫兹波长太长的矛盾。推导了在无薄膜覆盖在半导体表面和有薄膜覆盖在半导体表面时太赫兹表面等离子体波的传播理论,并根据推导的结果进一步计算了在有薄膜覆盖时太赫兹表面等离子体波的传输特性,为下一步的实验研究提供了理论支持。在理论研究的基础上,使用了有限元法对太赫兹表面等离子体波生化薄膜光谱检测系统进行了仿真研究。通过观察太赫兹表面等离子体波在采用不同衬底以及有薄膜覆盖在半导体表面时的电场分布,从而肯定了我们通过理论计算对衬底的选择,确定了实验参数的设定以及进一步确定了利用太赫兹表面等离子体波测量生化薄膜太赫兹光谱的可行性。最后,我们在太赫兹时域光谱系统的基础上搭建了太赫兹表面等离子体波生化薄膜光谱检测系统。对比实验结果表明,直接透射的方法不适合用来检测薄膜样品的太赫兹光谱。当样品为单层或者两层时的薄膜样品时,在低频段因为太赫兹波的波长远大于薄膜样品的厚度而无法与薄膜样品充分的相互作用,所以无法得到对应的太赫兹光谱信息;而当我们将薄膜样品增加到三层时,又由于太赫兹时域光谱系统激发出的太赫兹波的能量是随着频率的增加而减小的,所以此时在高频区因为能量太弱而无法获得对应的光谱信息。而我们提出的利用太赫兹表面等离子体波测量生化薄膜太赫兹光谱的方法是将样品平铺在半导体的表面,让太赫兹表面等离子体波直接经过整个薄膜样品而不再受限于薄膜样品的厚度,从而使得太赫兹表面等离子体波能够与薄膜样品充分的相互作用,能够直接一次性的获得完整的生化薄膜样品太赫兹光谱信息,验证了太赫兹表面等离子体波薄膜检测系统的可行性和优越性。通过本项目的研究,为生化薄膜样品的太赫兹光谱检测提供了有效的检测手段,扩展太赫兹表面等离子体波在光谱检测领域的应用,为我国太赫兹产业发展作出贡献。
【关键词】：太赫兹 表面等离子体波 光谱检测 生化薄膜
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O484.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 引言7-8
• 1.2 太赫兹概述8-11
• 1.2.1 太赫兹简介8-9
• 1.2.2 太赫兹波的特性9-10
• 1.2.3 太赫兹技术的应用10-11
• 1.3 表面等离子体概述11-12
• 1.3.1 表面等离子体光学简介11
• 1.3.2 表面等离子体光学基本特性11-12
• 1.4 太赫兹波光谱检测的研究现状12-13
• 1.5 论文主要内容及结构安排13-15
• 第二章 基于表面等离子体波生化薄膜检测的数值计算研究15-28
• 2.1 太赫兹表面等离子体波薄膜检测系统15-18
• 2.2 太赫兹表面等离子体波在没有薄膜覆盖的半导体上的传播理论18-21
• 2.3 太赫兹表面等离子体波在有薄膜覆盖的半导体上的传播理论21-23
• 2.4 太赫兹表面等离子体波的传输特性23-26
• 2.4.1 太赫兹表面等离子体波磁场分布23-24
• 2.4.2 太赫兹表面等离子体波薄膜检测系统中的有效折射率24-25
• 2.4.3 太赫兹表面等离子体波薄膜检测系统中的吸收系数25-26
• 2.5 本章小结26-28
• 第三章 太赫兹表面等离子体波薄膜检测系统的仿真研究28-35
• 3.1 太赫兹表面等离子体波薄膜检测系统的建模过程28-30
• 3.2 不同衬底对太赫兹表面等离子体波电场分布的影响30-32
• 3.3 有无薄膜覆盖在半导体表面对太赫兹表面等离子体波的电场分布的影响32-33
• 3.4 本章小结33-35
• 第四章 太赫兹表面等离子体波薄膜检测系统实验研究35-46
• 4.1 太赫兹时域光谱技术概述35-36
• 4.2 太赫兹时域光谱系统的搭建36-37
• 4.3 太赫兹表面等离子体波薄膜检测系统的搭建37-39
• 4.4 太赫兹表面等离子体波薄膜光谱检测和结果对比分析39-45
• 4.4.1 直接透射的薄膜光谱检测方法39-42
• 4.4.2 太赫兹表面等离子体波的薄膜光谱检测方法42-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第五章 总结与展望46-48
• 参考文献48-53
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文53-54
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利54-55
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目55-56
• 致谢56

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10 张刚;;浅谈太赫兹波技术及其应用[J];科技广场;2007年11期

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6 常丽君;科学家开发出石墨烯太赫兹设备样机[N];科技日报;2012年

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本文编号：713061