金屬納米線表面等離激元及光熱應(yīng)用研究.pdf

1、在當(dāng)代光信息技術(shù)研究的熱潮中，微納光子器件和微納加工技術(shù)這兩大熱點(diǎn)吸引了眾多學(xué)者的關(guān)注，取得了蓬勃的發(fā)展。其中，化學(xué)合成金屬納米線因具有內(nèi)部散射點(diǎn)少、表面光滑度好、傳輸損耗低等優(yōu)點(diǎn)而被選為表面等離激元(surface plasmon polariton，SPP)的絕佳載體，在微納光子器件中大顯身手:納米波導(dǎo)、納米耦合器、表面增強(qiáng)拉曼光譜傳感和透明電極等。金屬納米線表面等離激元模式分析為這些微納光子器件的設(shè)計(jì)及其物理機(jī)理的探索奠定了基礎(chǔ)。

2、納米連接作為微納加工的關(guān)鍵技術(shù)，是納米器件與宏觀系統(tǒng)相整合的橋梁，已逐步滲透到各類微納光子器件全壽命過程中。在目前典型的納米連接技術(shù)中，光控納米連接因其操作靈活、可控性高、能量利用效率高等優(yōu)點(diǎn)而成為眾多學(xué)者追捧的焦點(diǎn)。
　　基于以上研究背景與現(xiàn)狀，本論文主要研究了金屬納米線表面等離激元及其光熱應(yīng)用。我們從理論到實(shí)驗(yàn)對以銀納米線為代表的金屬納米線結(jié)構(gòu)展開了一系列研究，揭示了金屬納米線表面等離激元模式（束縛模和泄露模）的物理機(jī)理，研究

3、了其模式調(diào)控機(jī)制，發(fā)展了等離激元光控納米修復(fù)技術(shù)（一種光控納米連接技術(shù)）。
　　在微納光子器件研究所衍生的金屬納米線表面等離激元模式分析方面，我們通過組合遠(yuǎn)場實(shí)空間成像和傅里葉空間成像，實(shí)現(xiàn)了金屬納米線中同時激發(fā)的多個泄漏模的識別和調(diào)控。首先，提出了典型等離激元模式，包括金屬納米線中的束縛模和泄漏模。其次，依次呈現(xiàn)了具有單激發(fā)，雙激發(fā)和三激發(fā)泄漏模的納米線的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并研究了激發(fā)波長和納米線直徑對泄漏模（數(shù)量、光學(xué)特性等）的影響。

4、
　　在微納加工技術(shù)所衍生的表面等離激元光熱效應(yīng)方面，我們探索并開發(fā)了一種低成本、易操作的基于表面等離激元光熱效應(yīng)的定點(diǎn)光控納米修復(fù)技術(shù)。納米刻槽作為一種典型的納米缺陷，通過這種技術(shù)可以被修復(fù)。納米修復(fù)過程分為兩個階段:恒定功率階段和遞增功率階段。在納米修復(fù)的第一階段，恒定低功率的激光照射納米刻槽使得納米刻槽寬度變小。在納米修復(fù)的第二階段，遞增功率的激光照射納米刻槽，納米刻槽寬度進(jìn)一步減小并在合適的功率下形成底部連接。我們從仿真和