Au納米顆粒局域表面等離激元調(diào)控與應用.pdf

1、隨著納米技術(shù)和微加工技術(shù)的迅速發(fā)展，表面等離子體技術(shù)在光電子器件的微型化和集成化上得到了普遍應用，受到了物理、化學、生物、以及醫(yī)學等多個領(lǐng)域人士的極大關(guān)注。局域表面等離子體(LSPs)由于具有獨特的傳播、激發(fā)、以及表面電磁場的局域增強特性，使其在與發(fā)光二極管有源層共振耦合提高光提取效率方面有著顯著的優(yōu)勢，且LEDs發(fā)光波長與LSPs共振波長匹配度越高，光提取效率增強就越強。對于一定發(fā)光波長的LEDs，耦合匹配度高低就與表面等離子體的共振

2、特性密切相關(guān)。因此，對納米顆粒制備及局域表面等離子體激元共振特性進行研究具有極其重要的意義。
　　由于Au納米顆粒的LSPs共振波長位于可見光波段，并且可引起較強的共振吸收，故本論文以Au納米顆粒為研究對象，圍繞其制備條件與顆粒表面形貌和LSPs共振特性之間的關(guān)系，從理論和實驗兩個方面開展研究。采用高真空電子束蒸發(fā)鍍膜技術(shù)得到了質(zhì)量良好的Au薄膜，通過優(yōu)化退火條件獲得了不同粒徑分布的Au納米顆粒。通過對不同制備條件下Au顆粒的形貌

3、變化及其對局域表面等離子體激元共振特性影響的研究表明，不同退火溫度對GaN襯底上形成的Au納米顆粒的粒徑影響明顯。隨著退火溫度的升高，Au顆粒的直徑不斷減小，局域表面等離子體激元共振波長藍移。因其共振波長覆蓋范圍較廣，適合與發(fā)光波段位于黃紅光和近紅外光的LEDs發(fā)生耦合;而Al2O3和SiO2襯底上不同退火溫度下形成的Au納米顆粒，尺寸分布均勻性較好，顆粒粒徑變化不明顯，LSPs共振波長幾乎不發(fā)生偏移，可分別與發(fā)光波長在550nm和52

4、5nm附近的綠光LEDs共振耦合，將部分局域在LEDs結(jié)構(gòu)中的光誘導出器件，形成一條新的出光渠道，進而提高光提取效率。
　　對于SiO2襯底上退火形成的Au納米顆粒，我們發(fā)現(xiàn)其反射光譜在LSPs共振波長附近出現(xiàn)非對稱反射這一異常光傳輸現(xiàn)象。為對其產(chǎn)生原因和影響因素有進一步的了解，我們通過一系列的大膽推想和實驗、理論兩方面的驗證，排除了納米顆粒上、下表面所在介電環(huán)境非對稱性和顆粒上、下表面自身的非對稱性的影響，得出了制約這一新奇物理