Bowtie结构金属光学天线增强局域电场的研究

发布时间：2024-03-09 02:10

　　近年来,随着纳米技术和表征技术的迅速发展,金属微纳结构中的表面等离激元已经成为诸多领域的研究热点。得益于表面等离激元模式激发时能够极大地增强金属微纳结构周围的局域电场强度,金属微纳结构在增强拉曼光谱,超灵敏检测等领域有着巨大的应用前景。本论文主要围绕金属微纳结构光学天线中的等离激元效应展开了研究,利用Mie散射理论研究了由不同介电常数的金属材料包裹一维介质棒形成的多层核壳复合结构,发现其能支持多重等离激元Fano梳,继而优化设计了介质包裹的金属bowtie结构(由两个金三角形的结构组成),实现了体系局域电场的进一步增强。论文具体内容包括以下几个方面:1.介绍了金属微纳结构天线中表面等离激元的基本物理意义、特征,介绍了圆柱光散射系统中的Mie散射理论,完成了相应的柱状多层系统Mie散射计算程序的编程,并对目前金属微纳结构天线对荧光分子激发和辐射的调控原理做了回顾和总结。2.设计了一种由不同介电常数的多层金属包裹介质纳米棒构成的复合核壳结构,实现了多重等离激元Fano梳。研究了核壳结构的内核介电常数、结构所在周围环境的介电常数、内核的半径以及横截面的最外半径(即外壳层厚度)对Fano梳共振...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２金属纳米颗粒核壳结构，Ｚ轴与纳米线中心轴重合，ｘ－＿ｖ平面为纳米线的横截??面

§?１．２．１单层包裹的柱形核壳结构内外电磁场的矢量圆柱谐波函数展??开??金属纳米核壳结构在光以入射角入射时，如图１－２所示，介质核半径为ｒ，，??外壳半径为＾对于无限长的圆柱形结构，ｎ和ｒ２与长度之比就要小很多。因此，??这个金属纳米壳结构就可以看做是无限长的圆柱形结构。假设....

图１－３?（ａ）倾斜入射的无限长圆柱体的结构示意图

?向的无限圆柱体散射的电磁场的性质。??如图１－３是不同角度下无限长的多层圆柱形核壳结构。（ａ）入射光倾斜入射无??限长圆柱体的散射几何图示。ｚ轴与圆柱体的轴线重合；ｘ－ｙ平面是圆柱体的横截??面；ｘ－ｚ是入射平面；倾斜角度（是在该平面中，入射光与圆柱体轴线（即ｚ轴）的??夹角。....

图１－４光学天线的几种代表性结构

光学天线先最大化地增强光子的发光速率再将其辐射到自由空间中。利用不同结??构的金属纳米颗粒和不同阵列方式进行排列组合，可以构成庞大的光学天线结构??库。这里我们选取几个具有代表性的结构，如图１－４所示，按图上所标的字母顺??序依次是（ａ）纳米棒［４５］、（ｂ）金三角蝴蝶结构［４６....

图１－５分子与光学天线的相互作用

光学天线先最大化地增强光子的发光速率再将其辐射到自由空间中。利用不同结??构的金属纳米颗粒和不同阵列方式进行排列组合，可以构成庞大的光学天线结构??库。这里我们选取几个具有代表性的结构，如图１－４所示，按图上所标的字母顺??序依次是（ａ）纳米棒［４５］、（ｂ）金三角蝴蝶结构［４６....

本文编号：3922739