低损耗一维银纳米光栅结构的光学性质研究

发布时间：2017-08-20 10:36

  本文关键词：低损耗一维银纳米光栅结构的光学性质研究

  更多相关文章： 表面等离激元 表面增强拉曼散射 低损耗 光栅

【摘要】：随着微纳加工技术的不断发展,制备尺寸更小、精度更高的微纳结构成为现实。基于微纳金属结构的表面等离激元光子学也展现了其丰富的物理内涵与应用前景。由于表面等离极化激元与局域表面等离激元会在金属与介质界面产生很强的电场增强效应,因此被广泛地应用在表面增强拉曼散射、生物传感、非线性光学等领域。本文主要研究了低损耗一维银纳米光栅结构的光学特性,以及在表面增强拉曼散射效应的应用。本文的研究内容可以分为以下两个方面：1.介绍了低损耗一维银纳米光栅结构的制备方法并对其进行了表征。利用聚焦离子束刻蚀的方法在硅片上加工出一维纳米光栅结构；用磁控溅射镀膜的方法在硅片上镀一层银纳米薄膜；在银膜上电镀铜衬底后将金属层揭下得到了较为光滑的一维银纳米光栅结构。另外用聚焦离子束刻蚀的方法在磁控溅射银膜上加工了相同参数的结构,并对两种方法得到的银纳米光栅结构用电子扫描显微镜和原子力显微镜做了表征。2.研究了不同制备工艺,具有相同结构参数的一维银纳米光栅结构的光学特性,并应用到了表面增强拉曼散射效应上。用时域有限差分法对一维光栅结构的参数进行了优化,获得一维银纳米光栅结构较强的局域电场。实验测量了上述两种工艺得到的光栅结构的色散关系和表面等离激元的传播长度。得到光滑表面的一维银纳米光栅具有更长的传播长度,即更小的光学损耗。进一步通过表面增强拉曼散射得到,表面光滑,低损耗的一维银纳米光栅结构比普通工艺得到的银纳米光栅结构其拉曼信号增强了约50倍。我们的低损耗一维银纳米光栅结构可以作为一种有效的SERS基底,具有广阔的应用前景。
【关键词】：表面等离激元 表面增强拉曼散射 低损耗 光栅
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 表面等离激元11-15
• 1.1.1 表面等离极化激元11-14
• 1.1.2 局域共振表面等离激元14-15
• 1.2 表面增强拉曼散射15-19
• 1.2.1 拉曼散射15-16
• 1.2.2 表面增强拉曼散射的基本介绍16-17
• 1.2.3 表面增强拉曼散射的衬底17-19
• 1.3 本论文的主要工作19-20
• 参考文献20-24
• 第二章 低损耗一维银纳米光栅结构的制备与表征24-40
• 2.1 引言24
• 2.2 低损耗一维银纳米光栅结构的制备24-31
• 2.2.1 一维纳米光栅结构的制备24-27
• 2.2.2 银膜的制备27-29
• 2.2.3 电镀铜撕膜29-31
• 2.3 银薄膜与一维纳米光栅结构的表征31-37
• 2.3.1 扫描电子显微镜表征31-34
• 2.3.2 原子力显微镜表征34-37
• 2.4 本章小结37-38
• 参考文献38-40
• 第三章 低损耗一维银纳米光栅结构的拉曼散射效应40-51
• 3.1 引言40-41
• 3.2 一维银纳米光栅结构的光学性质41-46
• 3.2.1 一维银纳米光栅结构SPP的理论计算41-44
• 3.2.2 一维银纳米光栅结构色散关系的实验测量44-46
• 3.3 SPP传播长度的测量46-47
• 3.4 低损耗一维银纳米光栅结构的拉曼散射测量47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 参考文献49-51
• 第四章 总结与展望51-53
• 4.1 总结51
• 4.2 展望51-53
• 攻读硕士学位期间发表的论文53-54
• 致谢54-55

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