基于表面等离子共振的完美吸收体的优化设计及其应用研究

发布时间：2024-05-19 04:25

　　基于表面等离子共振效应(Surface Plasmon Resonance,SPR)设计出的金属纳米结构阵列可以增强拉曼散射光谱和光吸收。因此,表面等离子共振广泛应用于于低浓度分子的检测、生物分子识别、光伏电池和电磁波调控吸收等领域。目前,国内外在金属纳米结构的表面等离子共振方面开展广泛的研究,但大多都处于研究基础机理阶段,样品的制备程序复杂,无法大规模应用。本文设计了三种易于大规模制备的周期性金属纳米结构,通过改变结构参数,调制SPR效应,使其能够在特定的波长范围内SPR效应最强、反射率最低。通过优化参数得到最优结构参数,最后针对优化的结构参数进行制备,探索大规模制备的工艺。本文开展的主要工作有:1、壳状结构完美吸收体的可控大规模制备及表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)效应研究。通过纳米球刻蚀技术制备了以聚苯乙烯微球为基础的周期性纳米球壳结构。利用旋涂法将聚苯乙烯微球平铺,然后在六角密排的单层结构上进行镀膜,形成纳米球壳结构阵列。利用时域有限差分算法对纳米球壳结构进行数值模拟仿真,通过改变结构参数,如镀膜厚度,调控SPR效...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?（Ａ）表面等离子共振原理以及（Ｂ）局域表面等离子共振原理示意图＾??

电磁能量高度会聚在金属纳米结构的近场区域；利用表面等离子体激元（ＳＰＰ）的传播特??性可以开发出有限尺寸的光子器件，典型的金属表面等离子材料有金、银、钼等。??表面等离激元是一种传播模式在平行于界面方向的ＳＰＲ效应，如图１－１所示。??图１－１Ａ是在一般的平面布局上，由于光引发的....

图１．２利用ＮＳＬ技术构筑的纳米阵列结构ｌ６７ｌ??

Ｍｅｔａｌ?Ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｆｉｅｌｄ??图１．１?（Ａ）表面等离子共振原理以及（Ｂ）局域表面等离子共振原理示意图＾??表面等离子激元是在两种介电常数符号相反的材料（一般为金属与介质）交界面上??存在的一种表面自由电子振荡，其实质是一种表面波，它是在金属结构表面光子与自由??振....

图１．３不同厚度的聚合物包覆在Ｓｉ纳米柱阵列结构表面的ＳＥＭ图丨６８丨：０?（ａ），８．５?（ｂ），１３．３?（ｃ），??

Ｋｉｍ等人利用胶体图案和金属辅助刻蚀构筑了?Ｓｉ纳米线阵列结构，线的长度可以??有效控制Ｓｉ纳米线的粗糙度，并对其结构表面的润湿行为进行了研究。通过表面处理??分别得到了疏水和疏油两种阵列结构，结果如图１．４所示??６??

图１．４?（Ａ）利用胶体图案和金属辅助刻蚀构筑的Ｓｉ纳米线阵列结构的ＳＥＭ图，（Ｂ）及其??

＿?Ａｎｌｆｆｉｌｉ??Ｔｗｏ＊ｌｉａｕｉｄ?Ｗｅｎｚｅｆ／Ｃａｓｓｉｅ?Ｓｔａｔｅ?Ｔｗｏ＾ｌｉａｕｉｄ?Ｃａｓｓｉｅ／Ｃａｓｓｉｅ?Ｓｔａｔｅ??图１．４?（Ａ）利用胶体图案和金属辅助刻蚀构筑的Ｓｉ纳米线阵列结构的ＳＥＭ图，（Ｂ）及其??两种润湿行为结构示意图１６９１??硅纳....

本文编号：3977596