金納米結(jié)構(gòu)共振增強特性的研究及其在檢測中的應(yīng)用.pdf

1、基于表面等離子體共振增強效應(yīng)的光學納米技術(shù)和結(jié)構(gòu)體系由于在太陽能電池、生物傳感、數(shù)據(jù)存儲以及超分辨率成像等方面都有著重大的應(yīng)用前景，而成為當前國內(nèi)外所廣泛關(guān)注的熱門研究領(lǐng)域之一。本文以“貴州省國際科技合作計劃項目”為依托，對基于表面等離子體共振的金納米結(jié)構(gòu)的光聚束和增強效應(yīng)進行深入研究，探索光學共振增強效應(yīng)和金納米結(jié)構(gòu)的關(guān)系，并將所設(shè)計的結(jié)構(gòu)用于對環(huán)境物質(zhì)折射率的測量。
　　本文采用了經(jīng)典Drude模型和修正的Drude模型兩種方

2、法對金材料的色散特性進行建模，并與實驗手冊中數(shù)據(jù)擬合的曲線進行比較。本文首先通過對偶極子和蝶形納米結(jié)構(gòu)的光強頻率選擇性共振增強特性進行研究，包括尺寸、形狀以及襯底對結(jié)構(gòu)共振增強特性（共振增強強度、共振頻率以和能量分布等）的影響。然后，通過對改進的E型結(jié)構(gòu)的研究，進一步分析和討論了結(jié)構(gòu)中間間隙處局部微結(jié)構(gòu)及其縱向位置與共振增強的局域性、能量的分布和出現(xiàn)的多?，F(xiàn)象之間的關(guān)系。在前面研究的基礎(chǔ)上提出了一種具有較高性能且具有雙共振區(qū)域的類槽型多

3、模結(jié)構(gòu)，其兩個區(qū)域的共振強度均為激勵電場強度的700倍左右，且其中一個位于可見光區(qū)域。當增加襯底后，增強達到800倍，但第二共振峰消失。
　　利用金屬納米結(jié)構(gòu)對光強的頻率選擇性增強效應(yīng)以及類槽型結(jié)構(gòu)所具有的雙共振區(qū)域和對應(yīng)的多個參數(shù)(共四個)的特點，本文對該結(jié)構(gòu)在折射率以及濃度等的檢測和測試方面的應(yīng)用進行了研究。在研究的折射率范圍內(nèi)(n=1~2.5),其中有三個參數(shù)隨折射率改變呈近似線性變化，該結(jié)構(gòu)對折射率的檢測靈敏度可達約9×1

4、04(V/m)2/RIU，檢測分辨率達10-4 RIU，另外兩個參數(shù)的檢測靈敏度分別為891.2 nm/RIU和513.7 nm/RIU，第四個參數(shù)變化雖然呈非線性但在局部折射率范圍內(nèi)具有較高的靈敏度。將該結(jié)構(gòu)用于對溶液折射率及濃度、晶體折射率進行檢測時，均取得了較為理想的效果，在氣體折射率檢測方面則效果不明顯。
　　本文的研究對于新結(jié)構(gòu)的設(shè)計、能量收集如太陽能電池，以及檢測和測試系統(tǒng)，尤其是在對人體器官組織進行檢測、食品安全以及