周期結構金屬點陣的制備及其性質(zhì)的研究.pdf

1、周期結構的金屬/介質(zhì)納米顆粒陣列，具有透過率異常增強，負折射和電磁響應異常等現(xiàn)象。這種表面等離子激元材料是當前光學材料、生物光子學、納米光子學等領域的研究熱點之一。
　　論文的主要工作是三維表面等離子激元材料的制備及其光學特性的研究，利用單分散的微球自組裝形成的膠體晶體模板，結合熱蒸發(fā)方法，獲得周期結構的金屬/介質(zhì)納米顆粒陣列。通過改變微球球徑、點陣的層數(shù)和介質(zhì)層厚度及材料等參數(shù)，實現(xiàn)從可見到近紅外波段對點陣光學性質(zhì)的調(diào)制。另外，

2、采用雙光束干涉的光學實驗光路得到干涉條紋，為實現(xiàn)低成本，大面積的制備亞微級等離子激元材料提供可行的思路。
　　本文的內(nèi)容主要包括:
　　1.利用膠體晶體自組裝、熱蒸發(fā)鍍膜以及物理超聲方法，制備出了大面積三角形多層結構的金屬/介質(zhì)納米顆粒的有序陣列，這種結構具有亞微米級的周期。我們制備了一系列膜層數(shù)的樣品，并對它們的透射特性進行了實驗表征。實驗發(fā)現(xiàn)樣品的透過率曲線中出現(xiàn)一個明顯的透射谷;對于以不同球徑的膠體晶體為模板制備的單層

3、金屬/介質(zhì)周期結構點陣，其透射谷的位置隨著球徑的增大發(fā)生紅移。透射谷的出現(xiàn)實質(zhì)上是由于入射光與點陣表面自由電荷作用后，金屬表面的局域等離子波被激發(fā)，對入射光發(fā)生很強的吸收或散射。實驗發(fā)現(xiàn)以同一球徑的膠體晶體為模板制備的多層金屬/介質(zhì)周期結構點陣，其透射谷的位置隨著層數(shù)的增多而藍移，這與對稱多層金屬/介質(zhì)點陣的透射谷隨層數(shù)增多發(fā)生紅移的現(xiàn)象截然不同。我們采用Ansoft HFSS(HighFrequency Structure Simul

4、ator)軟件計算其透過率，實驗結果和模擬結果相吻合，還結合透射谷位置對應的波長處的電場分布對藍移現(xiàn)象進行了討論。此外，論文采用仿真計算研究了介質(zhì)層厚度，介質(zhì)層材料等參數(shù)的變化對這種金屬/介質(zhì)周期結構點陣的透射谷位置的影響。
　　2.我們采用了雙光束干涉結合光刻，制備一維、二維的亞微級的周期結構。首先，搭建兩種適合不同夾角的雙光束干涉實驗光路，并通過CCD拍攝若干干涉條紋，證明實驗設想的可行性。其次，結合光刻的方法，制備出高度有序