金属纳米结构的制备及其光学性质研究

论文摘要

目前,有关贵重金属纳米颗粒的光学性质的研究一直是表面等离激元学领域的一个研究热点。在光学上,有序的金属纳米颗粒结构,尤其是有序的中空金属纳米球壳结构不仅拥有光子晶体的光学特性,还拥有金属纳米壳的光学特性。论文首先阐述了表面等离激元的基本概念,介绍了局域表面等离激元、表面等离极化激元、表面等离激元的最新研究进展和表面等离激元的应用。其次,介绍了金属纳米结构的制备方法和光异常透射现象的相关概念。最后,本文创新性地提出了两种新型金属纳米结构的制备方法,并对它们的光学性质进行详细的分析,论文内容主要包括以下两个方面:1.利用SiO2胶体晶体为模板,结合二次模板技术与无电镀化学方法制备出二维六角密堆积空心金属纳米球壳有序阵列。我们从实验和理论两方面研究了金属纳米球壳二维周期阵列中局域表面等离激元共振产生的一系列光学性质。通过测量金属纳米球壳阵列的透射光谱,我们发现光能通过一系列表面等离激元的激发透射通过该密堆积金属纳米球壳阵列。基于有限元方法的Comsol软件,我们对这周期阵列进行了数值仿真,数值计算得到的光谱与实验测量结果相一致。借此,我们从物理上阐明了这些透射共振分别起源于四极子类球模以及一系列Fano共振模式的激发。这种金属纳米球壳阵列结构在表面等离激元学中具有重要的应用。2.基于磁控等离子体团簇束流源的低能团簇束流沉积技术,我们制备了尺寸与覆盖密度可调控的银纳米颗粒薄膜,该薄膜具有较宽可调节的表面等离激元共振频率。一方面,我们可以通过控制团簇束流沉积的时间可以有效控制银纳米颗粒的大小。我们对具有不同粒径的自组装Ag纳米颗粒的消光光谱进行了表征,其支持两个表面等离激元共振,其中一个表面等离激元共振随着粒径的增加,它的共振位置从小于400 nm红移到大于570 nm的位置处,而另一个则只呈现出轻微的移动。另一方面,我们可以通过在涂有聚乙烯醇缩甲醛膜的二氧化硅衬底上沉积团簇来控制自组装Ag纳米颗粒的间距,它们的表面等离激元共振的波长呈现出从小于400 nm到大于560 nm的红移,这主要归因于颗粒密度增加时导致的颗粒近场耦合强度的增强。基于离散偶极子近似（DDA）计算方法,我们对制备的尺寸以及覆盖率可调的Ag纳米颗粒薄膜进行了数值仿真,数值计算得到的光谱与实验测量结果相一致。我们这种制备金属微纳结构的方法在表面等离激元学领域具有重要的应用价值。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 汤文凯

导师: 谌静

关键词: 表面等离激元,局域表面等离激元,表面等离极化激元,光异常透射现象,二维金属纳米球壳阵列

来源: 南京邮电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,物理学,化学,材料科学

单位: 南京邮电大学

分类号: O482.3;TB383.1;O734

DOI: 10.27251/d.cnki.gnjdc.2019.000948

总页数: 45

文件大小: 1433K

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标签：表面等离激元论文;  局域表面等离激元论文;  表面等离极化激元论文;  光异常透射现象论文;  二维金属纳米球壳阵列论文;