基于纳米切割的等离子体纳微结构的构筑及其光学性能研究

发布时间：2021-04-02 04:12

　　半个世纪以来,贵金属纳微结构由于其具有能够与入射光相互作用产生表面等离子体共振,从而使电磁场显著增强的性质,使其在传感、成像、非线性光学以及超材料等领域具有很大的应用潜力。然而想要得到电磁场显著增强的金属纳微结构,我们需要对金属进行微观尺度上的结构化。同时,在实际应用中不仅要求贵金属纳微结构要有显著的、可控的等离子体共振性能以构建高效、稳定的等离子体传感平台;而且要求制备纳微结构的技术要具有易操作、成本低、产率高、集成性好等优点。近些年来,具有纳米间隙和尖端的金属纳微结构由于其显著的电磁场增强性能,得到了科学家们的广泛关注。一方面,当光照射纳米间隙结构时,狭小的纳米间隙会使光限域在其中,从而增强间隙中的电磁场强度。研究表明间隙中电磁场的强度随着间隙尺寸的减小而增大。特别是当间隙尺寸小于10 nm时,在缝隙中激发的极强的电磁场,可以应用到单分子检测方面。另一方面,当光照射到具有尖端的纳微结构时,光会沿着结构传播从而在尖端部分聚集,进而使尖端处的电磁场显著增强。因此,制备具有强烈电磁场增强性能的纳米间隙和纳米尖端结构是当代科学家的首要任务。但是传统的纳微结构制备技术构筑的贵金属纳微结构具有... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    第一节 金属纳微结构表面的等离子体
        1.1.1 传播表面等离子体
        1.1.2 局部表面等离子体
    第二节 纳米间隙
        1.2.1 纳米间隙的增强机理
        1.2.2 纳米间隙的制备方法
            1.2.2.1 金属纳米粒子组装
            1.2.2.2 纳米球刻蚀（胶体刻蚀）
            1.2.2.3 电子束刻蚀
            1.2.2.4 聚焦离子束刻蚀
            1.2.2.5 倾斜角阴影蒸发
            1.2.2.6 纳米切割
            1.2.2.7 电迁移
            1.2.2.8 机械控制断裂连接
            1.2.2.9 线上刻蚀
        1.2.3 纳米间隙结构在光学方面的应用
            1.2.3.1 表面增强光谱
            1.2.3.2 化学与生物传感
            1.2.3.3 化学与生物成像
            1.2.3.4 非线性光学
            1.2.3.5 光学捕捉
            1.2.3.6 超材料
    第三节 纳米尖端
        1.3.1 纳米尖端的增强机理
        1.3.2 纳米尖端的制备方法
            1.3.2.1 纳米球刻蚀（胶体刻蚀）
            1.3.2.2 电子束刻蚀
            1.3.2.3 聚焦离子束刻蚀
            1.3.2.4 纳米压印技术
            1.3.2.5 定向光流化刻蚀
            1.3.2.6 电化学刻蚀
        1.3.3 纳米尖端的光学应用
            1.3.3.1 表面增强拉曼光谱
            1.3.3.2 荧光成像
            1.3.3.3 非线性光学
            1.3.3.4 近场扫描光学显微镜
            1.3.3.5 光学捕捉
    第四节 本论文设计思路
第二章 基于纳米切割的三维锯齿形纳米间隙的等离子体聚焦
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 锯齿形纳米间隙结构的制备
            2.2.2.1 铬条带掩板的制备
            2.2.2.2 硅V-型沟槽模板的制备
            2.2.2.3 环氧树脂V-型沟槽模板的制备
            2.2.2.4 锯齿形纳米间隙结构的制备
        2.2.3 时域有限差分法（FDTD）理论模拟锯齿形纳米间隙的电磁场分布
        2.2.4 表面增强拉曼散射实验
        2.2.5 表征仪器
    第三节 结果与讨论
        2.3.1 三维锯齿形等离子体纳米间隙的制备
        2.3.2 FDTD模拟锯齿形纳米间隙结构的电磁场强度及分布
        2.3.3 锯齿形纳米间隙结构的表面增强拉曼性能
    第四节 本章小结
第三章 基于胶体刻蚀和纳米切割的月牙形纳米结构的制备及其性能研究
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 单层胶体晶体金属膜的制备
        3.2.3 月牙形纳米线的制备
        3.2.4 月牙形纳米间隙的制备
        3.2.5 对月牙形纳米线的制备
        3.2.6 对月牙形纳米间隙的制备
        3.2.7 FDTD理论计算
        3.2.8 表征仪器
    第三节 结果与讨论
        3.3.1 月牙形纳米线的制备
        3.3.2 月牙形纳米线的表征
        3.3.3 月牙形纳米线的光学性能研究
        3.3.4 FDTD模拟月牙形纳米线的电磁场分布
        3.3.5 月牙形纳米间隙的制备与光学性能研究
        3.3.6 对月牙形纳米线的制备与光学性能研究
        3.3.7 对月牙形纳米间隙的制备与光学性能研究
    第四节 本章小结
第四章 基于纳米切割的Au-Ag异质纳米间隙的制备及性能研究
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 不同材料的线性纳米间隙的制备
        4.2.3 三维Au-Ag异质纳米间隙的制备
        4.2.4 FDTD理论计算
        4.2.5 表征仪器
    第三节 结果与讨论
        4.3.1 垂直取向的Au-Ag异质线性纳米间隙的制备
        4.3.2 线性纳米间隙结构的表征
        4.3.3 线性纳米间隙的表面增强拉曼光谱的研究
        4.3.4 FDTD理论模拟线性纳米间隙的电磁场强度及分布
        4.3.5 三维Au-Ag异质纳米间隙的制备及光学性能研究
    第四节 本章小结
参考文献
作者简介
攻读博士学位期间发表的论文（含待发表）
授权专利
致谢



本文编号：3114563