基于局域等离激元的金属光致荧光的增强与调控研究

发布时间：2017-10-08 12:21

  本文关键词：基于局域等离激元的金属光致荧光的增强与调控研究

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【摘要】：金属材料中的光致荧光是一种由金属sp带的电子和d带的空穴复合从而辐射光子的过程。相比于荧光分子和半导体量子点产生的荧光,金属荧光有着如非漂白性、非闪烁性、成像的高分辨率和生物无毒性等一些独特的特点,这使其在生物传感、生物医学和近场成像等领域具有广泛的应用前景。与此同时,金属微纳结构能够支持局域等离激元共振模式,并在金属微纳结构近场范围内产生极大的局域电场增强。最近,利用局域等离激元模式的局域场增强效应来增强和调控金属微纳结构产生的荧光受到了极大的关注。本论文主要研究了金属微纳结构中的局域表面等离激元模式对金属荧光强度的增强和对荧光谱的调制作用。论文主要分以下两个方面展开：首先,我们通过调节金属/介质/金属(MIM)结构中的介质层厚度和上层金属颗粒尺寸的分布,实现了可见光波段的宽谱全吸收,继而研究了不同结构参数的MIM的金属荧光特性,我们发现金属荧光强度与MIM结构对可见光的吸收成正相关,在全吸收条件下,MIM结构的金属荧光强度达到最大,是平整金膜金属荧光强度的9倍。其次,我们研究了由介质核与金属壳层构成的核壳结构(DMCSR)中的金属荧光特性。除了荧光强度增强以外,我们观测到荧光谱线中出现一系列窄线宽的荧光峰。通过与Mie散射理论的计算对比,我们发现这些荧光峰是金属荧光与DMCSR中激发的一系列等离激元腔模耦合而形成。此外,我们还发现通过改变DMCSR中介质核的尺寸可以调节这些窄线宽荧光峰的位置,从而为金属荧光谱形状的调控提供了有效手段。
【关键词】：光致荧光 局域表面等离激元 全吸收 腔模 核壳结构 Mie散射理论
【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】：O614.123;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-21
• §1.1 局域等离激元共振的简介10-11
• §1.2 金属的光致荧光的产生机制11-12
• §1.3 局域等离激元共振对金属荧光的影响12-19
• §1.3.1 金属微纳结构的局域等离激元共振对金属荧光的调控13-16
• §1.3.2 利用其它的纳米结构的局域等离激元共振调节金属荧光16-18
• §1.3.3 研究改变金属周围环境因素对金属荧光的影响18-19
• §1.4 本章小结19-20
• 参参文献20-21
• 第二章 纳米圆盘阵列的光学表征21-30
• §2.1 引言21
• §2.2 制作过程中的各种微加工技术的简介21-23
• § 2.2.1 FIB21-22
• §2.2.2 ICP-RIE22
• §2.2.3 溅射镀膜技术22-23
• §2.3 金纳米圆盘阵列的具体制作流程23-28
• §2.4 本章小结28-29
• 参考文献29-30
• 第三章 全吸收MIM结构对金属荧光的增强30-38
• §3.1 引言30-32
• §3.2 样品的制备和测量32-33
• §3.3 全吸收MIM纳米微结构中金的荧光的分析33-36
• §3.4 本章小结36-37
• 参考文献37-38
• 第四章 DMCSR微纳结构对金的荧光的调控38-49
• §4.1 引言38-40
• §4.2 DMCSR微结构的制作流程和测量方法40-41
• §4.3 DMCSR微结构的金属荧光研究41-47
• §4.4 本章小结47-48
• 参考文献48-49
• 第五章 全文总结49-50
• 攻读硕士学位期间发表的论文和申请的专利50-51
• 致谢51-52

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 闫锐;李亮;默江辉;崔玉兴;付兴昌;;SiC材料的ICP-RIE浅槽刻蚀工艺[J];半导体技术;2014年08期

2 王振林;;表面等离激元研究新进展[J];物理学进展;2009年03期

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本文编号：994001