基于差分进化算法和薄膜厚度的贵金属介电常数修正Lorentz-Drude模型及其参数优化分析研究

发布时间：2019-08-15 06:25

【摘要】：表面等离子体波在未来纳米量级光波导及光器件上将被普遍地应用,成为人们研究的热点。由于表面等离子体波产生于贵金属表面与介质之间,所以贵金属的介电常数的准确性对贵金属材料的选择和纳米级器件的性能有着决定性的影响。根据前面的研究结果得出,贵金属的介电常数会随着工作波长变化表现出不同的值,这使得对在表面等离子体的光波导设计中其相关参数的计算结果产生了质疑。人们先后提出了Drude模型和Lorentz_Drude模型,其都不能得到任意波长下较为精准的介电常数值。通过分析得到贵金属的介电常数在600nm以下波段发生突变的成因,我们在传统的Lorentz_Drude模型的基础上,对其带间部分进行了修改,获得了修正的Lorentz_Drude模型。采用差分进化算法来实现,贵金属金、银、铜在全波段与最新的实验数据的拟合,同时确定其多个谐振频率点。根据修正的模型计算出的等离子体频率和自由电子的弛豫时间与以前的模型的计算结果相比更加准确,进而使得计算出的电子有效质量更加可信。当贵金属薄膜厚度减小到纳米量级时,会产生尺寸效应,体积效应等物理效应,也会使得对贵金属的介电常数产生影响。总结前面提出的F-S模型和M-S模型存在的不足,我们重新分析了贵金属薄膜厚度的变化对其电导率影响的原因,综合考虑了贵金属薄膜的表面散射和晶界散射效应,提出了FS-MS模型,从而更加准确地表示薄膜厚度变化对金属电导率的影响,借助修正的Lorentz Drude模型得到了贵金属膜厚与介电常数的关系,为在纳米级表面等离子体器件的设计中,对贵金属薄膜厚度的选择和介电常数值的准确性提供了理论上的依据。
【图文】：

图１－１金属－介质表面的等离子体振荡逡逑离子激元的特性主要有Ｗ下两个方面：第一个特性是局域当入射光与金属表面的自由电子产生等离子体振荡时入金属表面的距离呈指数衰减的趋势，这是由于部分的光被

图１－２利用金属纳米球技术治疗癌症逡逑
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN25

【共引文献】

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3 马方奎;基于壳聚糖PLGA纳米载体的构建及其水解释药研究[D];中国海洋大学;2013年

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本文编号：2526816