金属纳米结构中Fano共振现象的研究

发布时间：2020-04-26 16:37

【摘要】：表面等离子体共振是指在特定频率下金属纳米粒子表面形成的电荷的集体振荡,其共振频率受金属纳米颗粒的形状、大小以及周围环境的影响。欧姆损耗以及金属颗粒表面的粗糙度会引起金属/电介质表面的表面等离子体激元的衰减。金属纳米结构中的Fano共振可以利用高辐射的共振亮态激发亚辐射的共振暗态,从而减少辐射损耗,得到较窄线宽的Fano共振。并且由于Fano共振对周围介质的折射率的改变有着较高的敏感度,因此金属纳米颗粒的Fano共振在高灵敏度折射率化学和生物传感器的研究中也被广泛的研究。在本文中设计了几种可以实现Fano共振的金属纳米结构,通过分析其散射吸收谱线,对Fano共振的产生机理、相关特征进行了详尽的分析。主要内容叙述如下:(1)主要介绍了表面等离子体激元的研究背景、发展现状以及表面等离子体激元的基本性质;(2)介绍了表面等离子体激元共振和Fano共振的基本概念和研究现状;简单介绍了有限元法;(3)设计了简单的半径大小不同的双环模型,利用模拟软件对其散射谱线和表面电荷分布进行了分析,结果表明双环结构可以支持Fano共振的产生;进一步设计了可在近红外的光谱区域产生Fano共振的圆环六聚体纳米团簇结构,通过其散射吸收谱线和电荷分布分析了该结构Fano共振的产生原理,以及其可能的应用,并优化了其结构参数,结果表明该结构可以产生线宽低至0.028eV、对比度达到86%的Fano共振曲线;(4)设计了异质棒—同心环盘纳米结构,利用模拟软件对其散射谱线进行了分析,结果表明,相对于同种材质的该结构的Fano共振,异质结构产生了非对称的双重Fano共振现象,且其最小模式体积分别为4.3×10~(-23)8)~3和8.8×10~(-23)8)~3,均比同种材质的该结构减小了一个数量级。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;O53

【参考文献】