碳化硅表面声子激元激发

发布时间：2017-11-15 05:03

本文关键词：碳化硅表面声子激元激发

【摘要】：等离激元光子学(plasmonics)主要研究的是介观尺度的金属结构中的表面等离激元(surface plasmons polariton,SPP)及其光学性质。随着纳米科技的进步以及等离激元光子学在生物、化学、能源、信息等领域所表现出来的重要应用前景,等离激元光子学迅速发展成为一门新兴学科。与品质因子只有1-40的表面等离激元相比,表面声子激元的品质因子超过了等离激元系统的理论极限,达到了40-135。本文首先通过计算模拟研究了一维光栅结构和二维光子晶体结构耦合出表面声子激元的条件及其影响因素。其次,我们实验上通过在碳化硅(SiC)表面排列聚苯乙烯小球,在碳化硅的全反射Reststrahlen带内激发声子共振,实现表面声子激元激发(surface phonon polariton,SPhP)。与传统的对碳化硅表面进行刻蚀的方法相比,该制备方法不容易破坏碳化硅的表面晶格,激发的表面声子激元有较长的寿命,且制备条件相对简单,容易实现。本文共有五章。在第一章中,介绍了表面等离激元的光学性质,以及限制表面等离激元器件性能的瓶颈因素。第二章,本文从表面声子激元的理论推导和计算模拟出发,介绍了激发碳化硅极性晶体表面声子激元的方法:类似于表面等离激元的激发方式,通过在碳化硅表面制作周期性结构来为入射波提供波矢匹配,实现表面声子激元的激发。第三章,介绍了PECVD法制备非晶碳化硅。制备非晶碳化硅的主要目的是为了验证高品质的表面声子激元激发取决于高质量的晶格排列。实验结果表明只有低掺杂碳化硅晶体才能激发出表面声子激元。与我们预测一致,非晶态的碳化硅不能激发表面声子激元;另外,高掺杂的碳化硅晶体来作为衬底来激发表面声子激元,同样不能激发出表面声子激元。第四章,介绍了单分散聚苯乙烯微球、二氧化硅微球的制备,然后通过自组装方法将聚苯乙烯微球在碳化硅表面排列成二维光子晶体,在不破坏碳化硅晶格的条件下,实现表面声子激元的激发。第五章,做出了总结及其展望,总结了表面声子激元激发方式,面临的挑战,做出了未来的展望。
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN304.24;O441.4

【参考文献】

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1 梁居发;敬世美;孟爱华;陈超;刘云;于永森;;基于光纤布拉格光栅与长周期光栅并联的集成光学传感器（英文）[J];中国光学;2016年03期

2 何炎新;白仲文;余肇勇;;传感器介绍及应用[J];科技经济导刊;2016年14期

3 罗林;胥玉萍;宋春华;;传感器的最新应用与发展[J];信息通信;2016年03期

4 郑红霞;周鑫;韩影;俞昕宁;刘士阳;;基于双粒子耦合的单层介质柱阵列对电磁波的调控[J];物理学报;2015年22期

5 张翔;魏浩栋;姚纪蕾;张冰;;单分散尺寸可控的聚苯乙烯微球制备[J];郑州大学学报(工学版);2014年05期

6 崔明;李建华;崔元顺;;不同规范下横场与纵场的特性分析[J];物理与工程;2014年04期

7 常琛;郝春成;;纳米碳化硅催化生长碳纤维及生长机理分析[J];人工晶体学报;2014年07期

8 邵磊;阮琦锋;王建方;林海青;;局域表面等离激元[J];物理;2014年05期

9 杨振岭;方伟;杨延强;;激发光的表面等离激元增强效应导致的双光子荧光增强(英文)[J];发光学报;2013年02期

10 童廉明;徐红星;;表面等离激元——机理、应用与展望[J];物理;2012年09期