介质光栅/金属薄膜与银立方体复合结构的SPs及应用研究

发布时间：2023-05-04 03:42

　　微纳结构作为表面等离激元(Surface Plasmons,SPs)光学研究的核心基础,一直是研究人员关注的热点。介质光栅/金属薄膜结构具有制备简单、成本低廉的优势,可用于表面等离子体的激发。本文基于介质光栅/金属薄膜结构,通过有限元方法研究了该结构中表面等离子体的激发和电场增强,并进一步设计了介质光栅/金属薄膜与银纳米立方体的复合结构,研究了复合结构中局域表面等离子体和传播表面等离子体之间的共振耦合导致的超高电场增强;在此基础上,开展了基于介质光栅/金属薄膜结构的折射率传感应用研究。具体研究内容如下:(1)设计了介质光栅/金属薄膜结构,介质选用二氧化硅,金属薄膜用45nm厚的银。选取442nm波长激光作为表面等离子体的激发光源,通过对介质光栅/金属薄膜结构反射光谱的研究,得到该结构激发传播表面等离子体的最优结构参数为光栅周期312nm,厚度90nm。研究了该结构中的电场分布和热点处的电场增强因子,电场增强因子高达2.54?10⁵。进一步将介质光栅/金属薄膜与银纳米立方体复合,立方体可以复合在光栅的槽中以及光栅的脊上。通过对银纳米立方体消光谱的研究,得到442nm...

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 表面等离激元
    1.2 基于表面等离激元耦合的电场增强
        1.2.1 电场增强的基本理论
        1.2.2 电场增强研究进展
    1.3 基于表面等离激元的折射率传感
        1.3.1 折射率传感器
        1.3.2 基于表面等离激元的折射率传感研究进展
    1.4 有限元方法
    1.5 本论文主要研究工作
第2章 介质光栅/金属薄膜结构及其与银立方体复合结构中的SPs研究
    2.1 介质光栅/金属薄膜结构的SPs研究
        2.1.1 介质光栅/金属薄膜结构的参数优化
        2.1.2 介质光栅/金属薄膜结构的电场增强
    2.2 介质光栅/金属薄膜结构与银纳米立方体的SPs研究
        2.2.1 银纳米立方体的参数优化
        2.2.2 介质光栅/金属薄膜与银立方体的电场增强
        2.2.3 有无银立方体时电场增强的比较
    2.3 本章小结
第3章 介质光栅/金属薄膜结构的折射率传感研究
    3.1 介质光栅金属薄膜复合结构的传感及基本理论
    3.2 研究结果与讨论
        3.2.1 光栅厚度对反射率的影响
        3.2.2 光栅周期对反射率的影响
        3.2.3 银薄膜厚度对反射率的影响
        3.2.4 最优参数条件下的传感性能
        3.2.5 电磁场分布
    3.3 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录 攻读硕士期间作者研究成果目录



本文编号：3807882