纳米三棱柱粒子表面等离激元性质的理论模拟研究

发布时间：2024-01-30 23:50

　　表面等离激元是金属或介质材料中的电子在外加光场作用下的集体振荡现象,其在生物、化学、能源、信息等领域具有重要的应用前景。本文围绕三棱柱型纳米粒子的表面等离激元现象,从电磁耦合硅纳米三棱柱多聚体的远场散射光谱、银纳米三角片的近场增强效应以及柱状纳米粒子的电磁模式这三个不同角度分别开展了理论模拟研究工作。本文计算了硅纳米三棱柱粒子单体以及二聚体、四聚体、六聚体的表面等离激元散射光谱性质,发现:对于二聚体,随着粒子间隙的减小,电偶极共振谱峰的位置基本保持不变,磁偶极共振谱峰蓝移;对于四聚体和六聚体,由于相对于二聚体引入了额外的横向电磁耦合相互作用,电偶极共振谱峰发生了较明显的红移,磁偶极共振谱峰会发生劈裂。与PEEM实验合作,通过开展电磁场模拟研究了光的斜入射条件对银纳米三角片粒子表面等离激元热点的影响;定量地证明了斜入射所引起的对称性破缺对表面等离激元热点的强度具有重要影响,相关理论模拟结果与实验观测结果之间吻合得很好。采用电磁多极方法和准正交模方法研究了不同高度的银纳米三棱柱、圆柱体和长方体粒子的消光光谱,发现光谱中长波长侧谱峰主要来自电偶极模式的贡献;随着纳米粒子高度的增加,短波长侧谱...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1Yee离散网格示意图

匠蹋?佣?梢栽谑奔渖系??蠼猓??恍枰???矩阵求逆运算17。与前述的Mie理论以及离散偶极近似方法不同，FDTD方法求解的是时域麦克斯韦方程组。由于作为激发源的光脉冲具有有限的时间宽度，因此激发光实际上并不是单色的，而是覆盖了一个较宽的频率范围。由于麦克斯韦方程组是线性的，所以....

图3.1（a）硅纳米三棱柱二聚体的光散射过程示意图

20偏振。图3.1b中展示了硅纳米三棱柱粒子单体、二聚体、四聚体和六聚体结构的顶视图。在本研究中，纳米三棱柱粒子的高度h和底边边长d均固定为240nm。二聚体、四聚体和六聚体结构中纳米三棱柱粒子之间的距离（即相对的两个三角形顶点的间隙）g大小可调。硅材料的介电常数来自文献报道的实....

图3.2a散射光谱中三个共振峰所对应的电磁模式激发进行归属，我们进

21（41013m2）；685nm谱峰的强度次之，约为825nm谱峰强度的75%左右；575nm谱峰的强度最低，仅为825nm谱峰强度的25%左右。这三个散射共振谱峰的强度之间的差别，源于谱峰所对应的不同电磁模式激发。为了对图3.2a散射光谱中三个共振峰所对应的电磁模式激发进行归....

图3.3为不同粒子间距（g）情况(g=200nm,100nm,50nm,20nm)下硅纳米三棱柱

223.3.2硅纳米三棱柱二聚体的散射截面从本小节开始我们来研究硅纳米三棱柱多聚体结构中电磁耦合效应对纳米粒子光散射性质的影响。考虑到对于我们所关注的光波长范围，电四极模式对应的光散射共振峰的强度明显弱于磁偶极模式和电偶极模式所对应的光散射共振峰，因此在接下来的讨论中我们主要关注....

本文编号：3890580