基于微纳加工的表面等离激元光子回路和热效应探测研究
发布时间：2020-12-04 17:15
表面等离激元是金属和介质的界面处自由电子在外电场作用下产生的集体振荡。由于表面等离激元具有突破衍射极限传播和局域场增强等独特性质,表面等离激元光子学在众多研究领域的应用受到了极大关注。微纳结构加工技术的高速发展让高精度、高可控性的纳米器件加工成为可能,使我们可以通过微纳加工方法实现具有高可调控性和高产率的表面等离激元器件。本论文主要研究表面等离激元器件的微纳加工,介绍了金纳米线及其网络结构、二维周期性金纳米孔结构、双层金光栅结构的微纳加工方法和工艺探索过程。进一步我们对其中两类器件的表面等离激元特性和应用进行了深入的研究:(1)我们通过电子束曝光结合热蒸发真空镀膜的方法制备了石英衬底上的金纳米线波导及网络结构。通过采用原子层沉积的氧化铝作为金纳米线的固定层和保护层,降低了这种金纳米线作为表面等离激元波导的传播损耗。我们研究了这种金纳米线波导在不同介质环境下所支持的表面等离激元模式。我们设计制作了Y型金纳米线网络结构,通过改变纳米线的长度及入射光的偏振,在这种结构上实现了表面等离激元的定向传播,从而实现了纳米光路由器的功能。另外,Y型金纳米线网络上激发的两束表面等离激元可以产生受相位调制...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：95 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
考虑带间跃迁后金的自由电子气模型给出的复介电常数()实部（a）和虚部（b）
为真空中的波矢。对于磁场强度H有类似形式的方程。如图1.2所示，根据无限大界面的性质假设界面两侧分别的 分别为 1( )和 2( )，并且电磁场沿 x 方向传播，即 ( , , ) = ( ) ，其中 = 为传播方向上的波矢，我们可以得到在界面上传播的两种电磁波模式：横电波（TE）和横磁波（TM）。对于 TE 模式，电场沿着 y 方向，也即只有 Hx
金属和介质的界面处，当金属部分的 2( ) 0时，这样的关系可以得我们将此关系代入到亥姆霍兹方程中可得： ,12 02 1 2= 0 ,22 02 2 2= 0（1.1便可以得到传播方向上的波矢： = 0√ 1 2 1 2（1.1我们得到了 TM 模式波矢随频率的变化，也就是色散关系。贵金属在可如果有 2 1，则 为实数，表现为沿 x 方向在界面上传播的表面等另外我们可以得到 ,1和 ,2均为虚数，也就是说在 z 方向表面等离激元料中均呈指数衰减，意味着表面等离激元具有很强的束缚性。图 1.3 给与空气界面和金属与二氧化硅界面处的表面等离激元色散关系。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Thermal detection of surface plasmons on gold nanohole arrays[J]. ZHANG Wei 1 ,LI ZhiPeng 2 ,GUAN ZhiQiang 1 ,SHEN Hao 1 ,YU WenBo 3 ,He WeiDong 3 , YAN XiaoPeng 3 ,LI Ping 3 &XU HongXing 1,4* 1 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics,Institute of Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China; 2 Beijing Key Laboratory of Nano-Photonics and Nano-Structure(NPNS),Department of Physics,Capital Normal University,Beijing 100048, China; 3 Information Awareness and Confrontation,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China; 4 Division of Solid State Physics,Lund University,Lund 22100,Sweden. Chinese Science Bulletin. 2012(01)
本文编号：2897961
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：95 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
考虑带间跃迁后金的自由电子气模型给出的复介电常数()实部（a）和虚部（b）
为真空中的波矢。对于磁场强度H有类似形式的方程。如图1.2所示，根据无限大界面的性质假设界面两侧分别的 分别为 1( )和 2( )，并且电磁场沿 x 方向传播，即 ( , , ) = ( ) ，其中 = 为传播方向上的波矢，我们可以得到在界面上传播的两种电磁波模式：横电波（TE）和横磁波（TM）。对于 TE 模式，电场沿着 y 方向，也即只有 Hx
金属和介质的界面处，当金属部分的 2( ) 0时，这样的关系可以得我们将此关系代入到亥姆霍兹方程中可得： ,12 02 1 2= 0 ,22 02 2 2= 0（1.1便可以得到传播方向上的波矢： = 0√ 1 2 1 2（1.1我们得到了 TM 模式波矢随频率的变化，也就是色散关系。贵金属在可如果有 2 1，则 为实数，表现为沿 x 方向在界面上传播的表面等另外我们可以得到 ,1和 ,2均为虚数，也就是说在 z 方向表面等离激元料中均呈指数衰减，意味着表面等离激元具有很强的束缚性。图 1.3 给与空气界面和金属与二氧化硅界面处的表面等离激元色散关系。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Thermal detection of surface plasmons on gold nanohole arrays[J]. ZHANG Wei 1 ,LI ZhiPeng 2 ,GUAN ZhiQiang 1 ,SHEN Hao 1 ,YU WenBo 3 ,He WeiDong 3 , YAN XiaoPeng 3 ,LI Ping 3 &XU HongXing 1,4* 1 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics,Institute of Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China; 2 Beijing Key Laboratory of Nano-Photonics and Nano-Structure(NPNS),Department of Physics,Capital Normal University,Beijing 100048, China; 3 Information Awareness and Confrontation,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China; 4 Division of Solid State Physics,Lund University,Lund 22100,Sweden. Chinese Science Bulletin. 2012(01)
本文编号：2897961
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