貴金屬納米顆粒陣列的雙光子誘導(dǎo)熒光特性研究.pdf

1、納米尺度的貴金屬材料因其具有表面等離子體及非線性光學(xué)性質(zhì)在納米光子器件、光學(xué)傳感及生物成像等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。貴金屬納米顆粒的光學(xué)性質(zhì)對顆粒尺寸、表面形貌、顆粒間距及周圍介電環(huán)境十分敏感。因此通過改變這些條件可以達到調(diào)制納米材料的光學(xué)性質(zhì)，從而實現(xiàn)不同納米光子器件的功能。本論文主要研究了二維周期性的金和銀周期納米顆粒陣列的光學(xué)性質(zhì)，利用紫外-可見分光光度計測試了退火處理、顆粒尺寸及顆粒間距對材料光吸收率的影響，并自通過自帶建的光學(xué)

2、平臺測試了800nm飛秒激光激發(fā)下金納米顆粒陣列的熒光光譜，討論了金屬光致發(fā)光的機理。論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）結(jié)合納米球刻蝕和脈沖激光沉積兩種技術(shù)，在石英襯底上制備了一系列尺寸不同的二維貴金屬（金、銀）納米顆粒陣列，另外在聚二甲基硅氧烷（PDMS）襯底上制備得到了顆粒間距離可調(diào)的二維貴金屬（金、銀）納米顆粒陣列。通過掃描電子顯微鏡（SEM）及原子力顯微鏡（AFM）觀測了聚苯乙烯小球掩模板和貴金屬納米顆粒的表面形貌及厚度

3、。
　?。?）通過紫外-可見分光光度計對貴金屬納米顆粒在可見光波長附近進行光吸收性測量，獲得了金、銀納米顆粒陣列分別在430 nm、580nm左右由表面等離子體共振（SPR）引起的光吸收峰。通過對貴金屬納米顆粒陣列進行退火處理，改善了顆粒的致密性，光吸收峰增強。
　　（3）研究了二維金納米顆粒間距對表面等離子共振的影響：表面等離子體共振峰隨著金納米顆粒間距的減小而發(fā)生明顯紅移。通過時域有限差分法（FDTD）計算了金納米顆粒對

4、的光吸收性，驗證里實驗中顆粒間距對表面等離子體共振峰影響的實驗結(jié)果，另外模擬了單個金納米顆粒、金納米顆粒對及金納米顆粒陣列中的發(fā)生表面等離子體振蕩時的場分布，發(fā)現(xiàn)金納米顆粒陣列中的場增強效應(yīng)最為明顯，這歸因于顆粒間表面等離子體的耦合效應(yīng)。
　?。?）研究了尺寸為191nm的金納米顆粒在800nm飛秒激光激發(fā)下的光致發(fā)光效應(yīng)。分析不同功率激光激發(fā)下的熒光光譜表明，功率較低時金納米顆粒陣列中單光子熒光為主，但隨著激光功率的增加，及納米