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金属纳米结构制备及其光谱学和SERS传感特性研究

发布时间:2018-06-29 20:32

  本文选题:波导耦合金属光子晶体 + 干涉光刻 ; 参考:《北京工业大学》2015年硕士论文


【摘要】:金属光子晶体是指周期性阵列的金属纳米结构,包括金纳米线,金纳米柱,金纳米孔、金纳米环等。波导耦合金属光子晶体是指将金属光子晶体制备在波导层之上。由于金属纳米结构的局域化表面等离激元与波导耦合光栅结构的共振模式间的强烈相互作用,产生了类Fano共振的耦合效应。这使得金属光子晶体具备特殊的光物理学性质,而能够广泛应用于光开关、生物传感器、光伏器件、表面增强拉曼散射光谱学、分布式反馈激光器等。本文利用激光干涉光刻结合金纳米颗粒胶体溶液的旋涂和热处理工艺构成的所谓金属光子晶体的溶液法制备技术,制备大面积均匀的金属光子晶体。此方法的优点在于制备速度快、制备面积大、成本低、重复性高,适于批量制备等。利用溶液法制备技术成功实现了由金纳米棒二维阵列组成的波导耦合金属光子晶体,并对其进行了显微结构表征和角分辨光谱学表征。发现了其双共振现象。制备了随机分布的金纳米岛结构,利用改变溶液浓度和退火温度等方法,优化了金纳米颗粒的尺寸和间距,进行了初步的SERS实验研究。
[Abstract]:Metal photonic crystal refers to the periodic array of metal nanostructures, including gold nanorods, and so on. Waveguide coupled metal photonic crystals are fabricated on the waveguide layer. Due to the strong interaction between the localized surface isoexcitators of metal nanostructures and the resonant modes of waveguide coupled grating structures, the Fano like resonance is produced. This makes metal photonic crystals have special photophysical properties, and can be widely used in optical switches, biosensors, photovoltaic devices, surface enhanced Raman scattering spectroscopy, distributed feedback lasers and so on. In this paper, a large area uniform metal photonic crystal is prepared by the solution preparation technique of so-called metal photonic crystal, which is composed of laser interference lithography and the spin coating and heat treatment of colloidal solution of gold nanoparticles. The advantages of this method are high preparation speed, large preparation area, low cost, high repeatability, and suitable for batch preparation. A waveguide coupled metal photonic crystal composed of gold nanorod two-dimensional arrays was successfully fabricated by solution method. The microstructure and angular resolution spectroscopy of the crystal were characterized. The double resonance phenomenon was found. The random distribution of gold nanoparticles was prepared. The size and spacing of gold nanoparticles were optimized by changing the solution concentration and annealing temperature. The SERS experiments were carried out.
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:O734;TB383.1

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本文编号:2083288


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