基于表面等離子體共振效應(yīng)的Ag納米材料光電性能的研究.pdf

1、表面等離子體共振是納米結(jié)構(gòu)金屬獨特的光學(xué)特性。對基于表面等離子體共振的納米結(jié)構(gòu)金屬體系的研究已是目前國際上迅猛發(fā)展的熱點研究領(lǐng)域之一，即表面等離子體光子學(xué)。本論文在國內(nèi)外現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，運用時域有限差分法，結(jié)合表面等離子體光子學(xué)及電磁場相關(guān)理論，研究了基于表面等離子體共振的 Ag納米材料的光電性能及其調(diào)控特性。這為未來的納米光子器件、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域提供了指導(dǎo)意義。
　　論文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1.建立了基于等離子

2、體共振效應(yīng)的 Ag納米顆粒間相互作用力的分析模型，分別從 Ag納米顆粒的截面形狀、截面尺寸以及相對位置等參數(shù)探討 Ag納米顆粒間的相互作用力的變化特性和表面等離子體共振效應(yīng)的調(diào)控性。結(jié)果表明：隨著 Ag納米顆粒的截面形狀、截面尺寸以及相對位置等參數(shù)的變化， Ag納米顆粒間的相互作用力峰值中心位置發(fā)生紅移、藍移；峰值大小減小、增大。表面等離子體共振效應(yīng)的共振波長發(fā)生紅移、藍移；共振強度減弱、增強。
　　2.探討了 Ag納米顆粒間的相

3、互作用力隨顆粒結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的原因。發(fā)現(xiàn)當(dāng)光與 Ag納米顆粒作用時，發(fā)生了兩種共振模式：局域耦合共振模式和自導(dǎo)耦合共振模式。
　　3.建立了基于等離子體共振效應(yīng)的 Ag納米金屬諧振腔光電響應(yīng)特性的分析模型，探討了 Ag納米金屬諧振腔的結(jié)構(gòu)參數(shù)對 Ag納米金屬諧振腔的相互作用力的影響。結(jié)果表明：隨著 Ag納米金屬諧振腔結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變，Ag納米金屬諧振腔的相互作用力的峰值中心位置發(fā)生紅移、藍移；峰值大小減小、增大。
　　4.通過對

4、 Ag納米金屬諧振腔間距影響電磁力的研究，發(fā)現(xiàn)表面等離子體共振效應(yīng)隨著 Ag納米金屬諧振腔間距的增大而減弱；構(gòu)成 Ag納米金屬諧振腔的平板表面上出現(xiàn)大量的反向排列的極化表面電荷；由此獲得了 Ag納米金屬諧振腔的等效 LC電路。
　　5.研究了等效 LC電路中的電感、電容和電阻。結(jié)果表明：電感與Ag納米金屬諧振腔的間距有關(guān)；電容受 Ag納米金屬諧振腔長度和間距的影響。
　　6.利用等效 LC電路，得到了反應(yīng) Ag納米金屬諧振腔

5、結(jié)構(gòu)參數(shù)與 Ag納米金屬諧振腔諧振波長關(guān)系的計算公式。該公式表明：增大 Ag納米金屬諧振腔的間距，或者減小 Ag納米金屬諧振腔的長度， Ag納米金屬諧振腔的諧振波長將減小。
　　7.建立了 Ag-Si光柵太陽能電池儲能強度的分析模型，對基于等離子體共振效應(yīng)的 Ag納米金屬光電轉(zhuǎn)換性能的應(yīng)用展開研究。具體從 Ag納米金屬電極形狀以及厚度出發(fā)，探討 Ag納米金屬電極對 Ag-Si光柵太陽能電池儲能強度的影響。結(jié)果表明：Ag納米金屬電極