金納米結(jié)構(gòu)共振增強(qiáng)特性的研究及其在檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、基于表面等離子體共振增強(qiáng)效應(yīng)的光學(xué)納米技術(shù)和結(jié)構(gòu)體系由于在太陽(yáng)能電池、生物傳感、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及超分辨率成像等方面都有著重大的應(yīng)用前景，而成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外所廣泛關(guān)注的熱門研究領(lǐng)域之一。本文以“貴州省國(guó)際科技合作計(jì)劃項(xiàng)目”為依托，對(duì)基于表面等離子體共振的金納米結(jié)構(gòu)的光聚束和增強(qiáng)效應(yīng)進(jìn)行深入研究，探索光學(xué)共振增強(qiáng)效應(yīng)和金納米結(jié)構(gòu)的關(guān)系，并將所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)用于對(duì)環(huán)境物質(zhì)折射率的測(cè)量。
　　本文采用了經(jīng)典Drude模型和修正的Drude模型兩種方

2、法對(duì)金材料的色散特性進(jìn)行建模，并與實(shí)驗(yàn)手冊(cè)中數(shù)據(jù)擬合的曲線進(jìn)行比較。本文首先通過(guò)對(duì)偶極子和蝶形納米結(jié)構(gòu)的光強(qiáng)頻率選擇性共振增強(qiáng)特性進(jìn)行研究，包括尺寸、形狀以及襯底對(duì)結(jié)構(gòu)共振增強(qiáng)特性（共振增強(qiáng)強(qiáng)度、共振頻率以和能量分布等）的影響。然后，通過(guò)對(duì)改進(jìn)的E型結(jié)構(gòu)的研究，進(jìn)一步分析和討論了結(jié)構(gòu)中間間隙處局部微結(jié)構(gòu)及其縱向位置與共振增強(qiáng)的局域性、能量的分布和出現(xiàn)的多?，F(xiàn)象之間的關(guān)系。在前面研究的基礎(chǔ)上提出了一種具有較高性能且具有雙共振區(qū)域的類槽型多

3、模結(jié)構(gòu)，其兩個(gè)區(qū)域的共振強(qiáng)度均為激勵(lì)電場(chǎng)強(qiáng)度的700倍左右，且其中一個(gè)位于可見(jiàn)光區(qū)域。當(dāng)增加襯底后，增強(qiáng)達(dá)到800倍，但第二共振峰消失。
　　利用金屬納米結(jié)構(gòu)對(duì)光強(qiáng)的頻率選擇性增強(qiáng)效應(yīng)以及類槽型結(jié)構(gòu)所具有的雙共振區(qū)域和對(duì)應(yīng)的多個(gè)參數(shù)(共四個(gè))的特點(diǎn)，本文對(duì)該結(jié)構(gòu)在折射率以及濃度等的檢測(cè)和測(cè)試方面的應(yīng)用進(jìn)行了研究。在研究的折射率范圍內(nèi)(n=1~2.5),其中有三個(gè)參數(shù)隨折射率改變呈近似線性變化，該結(jié)構(gòu)對(duì)折射率的檢測(cè)靈敏度可達(dá)約9×1

4、04(V/m)2/RIU，檢測(cè)分辨率達(dá)10-4 RIU，另外兩個(gè)參數(shù)的檢測(cè)靈敏度分別為891.2 nm/RIU和513.7 nm/RIU，第四個(gè)參數(shù)變化雖然呈非線性但在局部折射率范圍內(nèi)具有較高的靈敏度。將該結(jié)構(gòu)用于對(duì)溶液折射率及濃度、晶體折射率進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，均取得了較為理想的效果，在氣體折射率檢測(cè)方面則效果不明顯。
　　本文的研究對(duì)于新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、能量收集如太陽(yáng)能電池，以及檢測(cè)和測(cè)試系統(tǒng)，尤其是在對(duì)人體器官組織進(jìn)行檢測(cè)、食品安全以及