基于光柵的納米銀球?qū)Φ牡入x激元特性的研究.pdf

1、當入射光照射到納米尺寸的金屬結構時，可以在金屬表面產(chǎn)生表面等離激元，對這一現(xiàn)象的研究也逐漸深入，越來越引起納米領域的科學家的關注。表面等離激元是指當金屬表面的自由電子與入射電磁波相互作用時，在一定條件下產(chǎn)生的一種混合激發(fā)態(tài)，詳細來說即沿金屬表面?zhèn)鞑サ氖杳懿?。當電磁波與等離子體波相互作用時，尤其是等離子體波振蕩頻率電磁波頻率與相同時，就產(chǎn)生了等離激元共振，其表面電場強烈增強。表面等離激元受納米粒子的材料、形狀、周圍介質(zhì)組成成分等因素的影響

2、。這些特性使其廣泛地應用于近場光學，納米電子學，光電子學等領域，同時對其應用主要有納米光學器材、納米光回路，納米波導等。本文利用時域有限差分法，主要研究基于光柵的納米銀球?qū)Y構中的等離激元共振吸收特性。
　　本文主要分為四部分。第一章主要闡述等離激元學的產(chǎn)生以及后來的發(fā)展，然后介紹等離激元學目前的研究熱點以及應用范圍。第二章主要介紹表面等離激元的基本理論，產(chǎn)生機理，表面等離激元的激發(fā)途徑以及球形離子的等離激元共振特性。第三章主要介

3、紹本文所采用的時域有限差分法的發(fā)展進程，基本原理，數(shù)值穩(wěn)定性與數(shù)值色散，以及介紹該方法的幾種吸收邊界條件。第四章主要論述將時域有限差分法應用于基于光柵的納米銀球?qū)Y構中的等離激元共振吸收特性的研究中。首先利用FDTD法模擬在線性偏振的單色平面波照射下，真空中的一對納米銀球周圍的電場分布，結果顯示對于半徑為40nm，間距10nm的納米銀球?qū)Y構來說，在波長為300-1000nm范圍內(nèi)的入射光照射下，其共振峰唯一，在400納米附近。金屬球球

4、心連線中點區(qū)域有很好的能量局域性，兩球之間的區(qū)域的電場強度為周圍區(qū)域電場強度的近兩倍。將上述結構作為對照組，進而研究基于光柵的納米銀球?qū)υ谕瑯拥娜肷涔庹丈湎拢瑑杉{米銀球?qū)﹂g中點處的電場增強效應，以及在入射光波長為629.237nm處的各結構的電場增強效果。結果顯示，對比對照組，該結構在入射光激勵下可產(chǎn)生強烈的局域表面等離激元。耦合效果可使兩納米銀球?qū)﹂g中點處的電場增加近2.5倍。進一步研究顯示該耦合效果對結構參數(shù)敏感，例如光柵寬度，光柵