生物模板法制備金屬亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)及其表面等離子體光學(xué)研究.pdf

1、表面等離子體被來(lái)自物理、化學(xué)、材料和生物領(lǐng)域的研究者廣泛關(guān)注。納米科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步推動(dòng)了金屬微觀結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和表征，這一進(jìn)展又進(jìn)一步促進(jìn)了表面等離子光學(xué)的研究。利用不同方法制備的不同的復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)，使我們能夠有效的控制表面等離子體極化子，從而更好的研究其物理機(jī)制并對(duì)其操作以適應(yīng)于某些實(shí)際應(yīng)用。生物模板法則是近年興起的一種仿生學(xué)方法。利用自然界中已有的生物材料的特殊、復(fù)雜結(jié)構(gòu)，以其為模板，利用化學(xué)方法制備具有特殊微觀結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)材料。這一方法代

2、價(jià)低廉，而且能獲得光刻或者電子束刻蝕無(wú)法獲得的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
　　 利用生物模板法的簡(jiǎn)易和廉價(jià)性來(lái)制備周期性結(jié)構(gòu)，并以其為基礎(chǔ)制備金屬亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，研究其等離子體光學(xué)特性，這兩個(gè)方面結(jié)合的嘗試是本文研究探索的背景。
　　 在本文研究中，利用生物模板法，以蝴蝶翅為模板，制備了具有微米量級(jí)的亞波長(zhǎng)二氧化硅光柵周期性結(jié)構(gòu)，并在這一結(jié)構(gòu)上鍍制超薄銀膜獲得金屬亞波長(zhǎng)周期性結(jié)構(gòu)。對(duì)樣品的光學(xué)顯微測(cè)試和掃描電鏡測(cè)試表明，樣品具有良好的微觀光

3、柵周期性結(jié)構(gòu)，周期常數(shù)約為1微米。根據(jù)電鏡測(cè)試結(jié)果，建立時(shí)域有限差分法數(shù)值模擬模型，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行透射譜模擬，獲得了不同光柵凹槽深度的透射譜圖樣。電磁波時(shí)域有限差分?jǐn)?shù)值模擬的電場(chǎng)分布圖顯示周期性結(jié)構(gòu)中的凹槽中激發(fā)了類法布里-泊羅共振，其中的有些共振模式和金屬膜中的等離子體振蕩耦合，激發(fā)了表面等離子體波，導(dǎo)致了透射增強(qiáng)。這一結(jié)果與某些關(guān)于狹縫和凹槽的研究報(bào)告結(jié)果一致。進(jìn)一步對(duì)樣品的透射譜測(cè)量結(jié)果表明存在透射增強(qiáng)現(xiàn)象，這也驗(yàn)證了數(shù)值模擬的結(jié)果