论文摘要
表面等离激元(Surface Plasmon Polariton,SPP)是在纳米尺度将物体光学和电学性质相结合的新型研究方向。基于表面等离激元原理的纳米材料和光电纳米器件在不同领域被广泛研究和应用。金属纳米颗粒的局域表面等离激元共振(Localized Surface Plasmon,LSP)引起的散射增强,局域电磁场增强等特征可以实现多种不同功能的光电器件。然而利用局域表面等离激元热效应引起的量子接触纳米开关首次在本论文中具体研究,本工作将机械可控断裂技术(Mechanically Controllable Break Junction,MCBJ)与局域表面等离子激元热效应相结合,提出了一项新的技术手段——光控MCBJ技术。实现具有纳米量级尺寸的电子开关是对半导体器件进一步小型化的迫切需求。最近报道的一项纳米开关技术是利用光致分子变色效应使分子电导在两个区域进行调节和切换从而实现光控单分子开关。本论文基于一种表征单分子电导技术——机械可调断裂技术(MCBJ),在不含任何分子的情况下进一步突破实现了光控原子级量子接触开关。本工作证明了金原子量子点接触电导可以在8个数量级范围内进行可逆切换,远远超过分子开关性能。并且金电极之间的间隙距离可以通过控制光强或者偏振光方向实现亚纳米量级精度调控。论文主要分为以下几个内容,首先,我们利用机械可控断裂技术(MCBJ)实现了金属纳米光学天线结构,形成可调节纳米间隙,间隙的距离可以通过电导间接表征。同时通过暗场散射消光谱实验,我们观察到不同间隙大小芯片样品对应散射共振峰位置发生红移现象,验证了局域电场散射增强机理在纳米间隙中起主导作用。下一步从实验上展示了光强大小以及偏振方向对量子化接触电导和隧穿区域电流的影响。基于电流增强在时域上随光强变化的延迟特征,本论文提出了局域表面等离子激元引起的热效应直接调节纳米电极间隙距离,进而影响金属量子化点接触电导。最后,利用Comsol数值模拟软件中的光学散射模块,热传递模块以及固体力学模块进行多物理场耦合,验证了电导开关现象是由纳米电极局域增强电场的光热效应而引起的热位移现象。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 张伟强
导师: 向东
关键词: 局域表面等离激元,机械可控断裂技术,量子化电导,纳米开关
来源: 南开大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑
专业: 物理学,材料科学
单位: 南开大学
分类号: O441;TB383.1
DOI: 10.27254/d.cnki.gnkau.2019.000068
总页数: 61
文件大小: 2736K
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