表面等離子激元核-殼結構光學共振特性研究.pdf

1、表面等離子共振是指當外界激發(fā)光場的頻率與貴金屬表面自由電子的本征頻率匹配時，表面電子產(chǎn)生的集體振蕩現(xiàn)象。表面等離子共振有許多優(yōu)異的性質，如能夠產(chǎn)生顯著的局域場增強效應和突破光波的衍射極限等。金屬納米核-殼結構作為一種典型的對稱型結構，支持眾多有趣的現(xiàn)象，有著廣泛的實際應用?？蓪崿F(xiàn)光學成像、表面增強光譜探測和生物傳感等。本文在簡單核-殼結構的基礎上，研究了幾類特殊多層殼核-殼結構、不完美核-殼結構的表面等離激元共振光學特性，對其在光學標簽

2、等方面的可能應用進行了討論。
　　論文主要利用Mie散射理論和有限積分（FIT）法模擬計算了金屬納米核-殼結構的光學共振特性，研究了在光場作用下的散射截面及部分電場增強和電場分布，對不完美核-殼結構主要利用有限積分法進行研究。
　　本文首先研究了經(jīng)典的核-殼結構，單層核-殼結構散射譜出現(xiàn)了明顯的Fano共振特征，在半徑比不同的情況下，其共振特征頻率處峰位發(fā)生變化。改變周圍環(huán)境介電常數(shù)時，散射共振峰出現(xiàn)“紅移”現(xiàn)象，內(nèi)核介電常

3、數(shù)變化時，共振峰位基本保持不變。對于雙層殼結構，通過改變其中一層殼的半徑比，能夠控制共振態(tài)和隱身態(tài)的交替變化，實現(xiàn)類電磁誘導透明現(xiàn)象。
　　進一步研究發(fā)現(xiàn)四層殼納米核-殼結構的散射光譜出現(xiàn)梳狀共振現(xiàn)象。這種特征在周圍環(huán)境及內(nèi)核介電常數(shù)變化的情況下，并不發(fā)生實質性的變化。主要原因在于表面等離子共振發(fā)生在各層殼的交界面處，因而其光學特征主要由幾何拓撲特性決定。梳狀共振的穩(wěn)定性對實現(xiàn)光學標簽具有重要的價值。對于不完美核-殼結構的研究，我