亞波長結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振特性及其調(diào)控的研究.pdf

1、表面等離子體(Surface Plasmons,SPs)是沿金屬表面?zhèn)鞑サ牟?通過改變金屬表面的結(jié)構(gòu),SPs的特性中包括色散關(guān)系,激發(fā)模式以及耦合效應(yīng)等,尤其是和光的相互作用都可以實(shí)現(xiàn)調(diào)控。因此利用SPs可以設(shè)計(jì)出新型的光子器件,在亞波長光學(xué)、光激發(fā)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯微術(shù)以及生物光子學(xué)等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。本文采用時(shí)域有限差分法(FDTD),研究了亞波長金屬納米結(jié)構(gòu)表面等離子體共振的基本物理機(jī)理和調(diào)控機(jī)制。其工作對(duì)金屬納米結(jié)構(gòu)的光子器

2、件設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。
　　 研究了具有有限長度且軸向垂直于金屬薄膜的金屬納米管和金屬薄膜系統(tǒng)的表面等離子體共振特性及其相互作用,討論了納米管結(jié)構(gòu)參數(shù)X(納米管內(nèi)外半徑之比)、金屬納米管.薄膜之間距離和金屬薄膜的厚度對(duì)表面等離子體共振特性的影響。我們發(fā)現(xiàn):在可見光波段得到了可調(diào)的尖銳的表面等離子體共振峰。研究表明:只有金屬納米管時(shí),存在成鍵態(tài),反鍵態(tài)兩種模式;當(dāng)加入金屬薄膜時(shí),金屬納米管和金屬薄膜系統(tǒng)則出現(xiàn)另一模式——虛擬態(tài);當(dāng)薄

3、膜厚度很小時(shí),與納米管相關(guān)的局域化的表面等離子體能夠在薄膜上下表面都誘導(dǎo)鏡像,所以簡并態(tài)分裂成兩個(gè)態(tài)。
　　 研究了周期性金屬納米管陣列的表面等離子體共振特性,討論了內(nèi)外半徑、納米管之間的間距、金屬納米管的數(shù)目、內(nèi)外介電環(huán)境及結(jié)構(gòu)的各向異性的程度對(duì)透射譜和場分布的影響。我們發(fā)現(xiàn):在光波段出現(xiàn)了很寬的光子帶隙,在鄰近納米管間隙處出現(xiàn)大量的反向排列的表面電荷。我們認(rèn)為:這種局域的表面等離子體共振模式來源于多極等離子體的極化。