金納米結構共振增強特性的研究及其在檢測中的應用.pdf

1、基于表面等離子體共振增強效應的光學納米技術和結構體系由于在太陽能電池、生物傳感、數據存儲以及超分辨率成像等方面都有著重大的應用前景，而成為當前國內外所廣泛關注的熱門研究領域之一。本文以“貴州省國際科技合作計劃項目”為依托，對基于表面等離子體共振的金納米結構的光聚束和增強效應進行深入研究，探索光學共振增強效應和金納米結構的關系，并將所設計的結構用于對環(huán)境物質折射率的測量。
　　本文采用了經典Drude模型和修正的Drude模型兩種方

2、法對金材料的色散特性進行建模，并與實驗手冊中數據擬合的曲線進行比較。本文首先通過對偶極子和蝶形納米結構的光強頻率選擇性共振增強特性進行研究，包括尺寸、形狀以及襯底對結構共振增強特性（共振增強強度、共振頻率以和能量分布等）的影響。然后，通過對改進的E型結構的研究，進一步分析和討論了結構中間間隙處局部微結構及其縱向位置與共振增強的局域性、能量的分布和出現的多模現象之間的關系。在前面研究的基礎上提出了一種具有較高性能且具有雙共振區(qū)域的類槽型多

3、模結構，其兩個區(qū)域的共振強度均為激勵電場強度的700倍左右，且其中一個位于可見光區(qū)域。當增加襯底后，增強達到800倍，但第二共振峰消失。
　　利用金屬納米結構對光強的頻率選擇性增強效應以及類槽型結構所具有的雙共振區(qū)域和對應的多個參數(共四個)的特點，本文對該結構在折射率以及濃度等的檢測和測試方面的應用進行了研究。在研究的折射率范圍內(n=1~2.5),其中有三個參數隨折射率改變呈近似線性變化，該結構對折射率的檢測靈敏度可達約9×1

4、04(V/m)2/RIU，檢測分辨率達10-4 RIU，另外兩個參數的檢測靈敏度分別為891.2 nm/RIU和513.7 nm/RIU，第四個參數變化雖然呈非線性但在局部折射率范圍內具有較高的靈敏度。將該結構用于對溶液折射率及濃度、晶體折射率進行檢測時，均取得了較為理想的效果，在氣體折射率檢測方面則效果不明顯。
　　本文的研究對于新結構的設計、能量收集如太陽能電池，以及檢測和測試系統(tǒng)，尤其是在對人體器官組織進行檢測、食品安全以及