微納金屬結(jié)構(gòu)近場(chǎng)光學(xué)性能研究.pdf

1、近年來，人們熱衷于納米材料的研究與應(yīng)用，而微納金屬結(jié)構(gòu)由于其獨(dú)特的光學(xué)特性，成為研究中的一大熱點(diǎn)。而微納金屬結(jié)構(gòu)的特殊光學(xué)特性來自于表面等離子體的作用。表面等離子體（SP）是在導(dǎo)體和電介質(zhì)界面上發(fā)生的集體電荷振蕩，包括沿著金屬表面自由傳播的電子密度波和不連續(xù)的金屬微納結(jié)構(gòu)中的局域電子振蕩，兩者分別對(duì)應(yīng)表面等離子體共振（SPR）和局域表面等離子體共振（LSPR）。由于表面等離子體的作用，微納金屬結(jié)構(gòu)具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用，如納米尺度的光控制和

2、操作、單分子級(jí)的生物探測(cè)、亞波長(zhǎng)孔徑的光傳輸增強(qiáng)等。
　　本論文的主要工作是用近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡（NSOM）對(duì)微納金屬機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)表征，并進(jìn)行相應(yīng)的理論計(jì)算，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)果，研究分析微納金屬結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)光學(xué)特性。論文主要針對(duì)兩類結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)研究：
　　1.金屬納米孔陣列對(duì)特定波長(zhǎng)的透射光有增強(qiáng)作用，在傳感器以及光器件等方面具有廣泛的應(yīng)用。本論文采用有限時(shí)域差分法（FDTD）進(jìn)行仿真，通過改變納米孔形狀、排列周期等因素

3、分析金屬納米孔陣列的傳輸特性，并用NSOM觀察研究其近場(chǎng)光強(qiáng)分布狀況。主要分析了菱形、十字星形和蝶形孔陣列的近場(chǎng)光強(qiáng)分布狀況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真計(jì)算的結(jié)果相一致，表明了納米孔陣列對(duì)特定透射光的增強(qiáng)特性，并且結(jié)構(gòu)表面的光強(qiáng)分布有明顯的增強(qiáng)。
　　2.微納金屬光柵結(jié)構(gòu)也是經(jīng)典結(jié)構(gòu)之一，具有很多特殊的光學(xué)特性，本論文主要研究一維光柵結(jié)構(gòu)的透射偏振效應(yīng)及濾波作用，對(duì)兩種典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析研究：環(huán)狀結(jié)構(gòu)和車輪結(jié)構(gòu)。NSOM得到的近場(chǎng)光強(qiáng)分布以