生物模板法制備金屬亞波長結(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)域的進步推動了金屬微觀結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和表征，這一進展又進一步促進了表面等離子光學(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制并對其操作以適應(yīng)于某些實際應(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)的無機材料。這一方法代

2、價低廉，而且能獲得光刻或者電子束刻蝕無法獲得的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
　　 利用生物模板法的簡易和廉價性來制備周期性結(jié)構(gòu)，并以其為基礎(chǔ)制備金屬亞波長結(jié)構(gòu)，研究其等離子體光學(xué)特性，這兩個方面結(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的亞波長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周期性結(jié)構(gòu)。對樣品的光學(xué)顯微測試和掃描電鏡測試表明，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)電鏡測試結(jié)果，建立時域有限差分法數(shù)值模擬模型，對該結(jié)構(gòu)進行透射譜模擬，獲得了不同光柵凹槽深度的透射譜圖樣。電磁波時域有限差分數(shù)值模擬的電場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。這一結(jié)果與某些關(guān)于狹縫和凹槽的研究報告結(jié)果一致。進一步對樣品的透射譜測量結(jié)果表明存在透射增強現(xiàn)象，這也驗證了數(shù)值模擬的結(jié)果