二維周期性V型金屬等離子體共振結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制備.pdf

1、表面等離子體共振是金屬表面自由電子和光子相互作用而形成的一種特殊光學(xué)現(xiàn)象。通過(guò)調(diào)整金屬納米結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀和組裝方式等，可以有效地調(diào)節(jié)表面等離子體共振峰位，使其滿足我們的需求。所以近年來(lái)，金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離子體光學(xué)在光催化、光學(xué)傳感、生物標(biāo)記、醫(yī)學(xué)成像、太陽(yáng)能電池，以及表面增強(qiáng)拉曼光譜等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。
　　由于微納結(jié)構(gòu)制備工藝的限制，現(xiàn)有的工藝很難實(shí)現(xiàn)既經(jīng)濟(jì)又高效的深亞波長(zhǎng)等離子共振結(jié)構(gòu)?；诖耍菊撐慕Y(jié)合100晶體

2、硅的各向異性腐蝕特性，設(shè)計(jì)了一款底角為54.7°的周期性V型金屬等離子共振結(jié)構(gòu)。論文基于有限元分析(finite elementanalysis，F(xiàn)EA)法，用COMSOL Multiphysics仿真軟件對(duì)比研究了矩形和梯形等離子共振單元以及周期性梯形光柵（即周期性V型金屬等離子共振結(jié)構(gòu)）的場(chǎng)強(qiáng)增益因子。研究表明當(dāng)光柵激發(fā)的表面等離子共振波的相位與單元結(jié)構(gòu)的局域共振的相位一致時(shí)，會(huì)形成Fano共振，可以進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)增強(qiáng)因子，達(dá)到

3、2000倍。
　　基于上述模擬結(jié)果，本論文采用電子束曝光(electron beam lithography，EBL)、紫外光刻、磁控濺射鍍膜和硅加工等相關(guān)工藝，制備了二維周期性V型金屬等離子共振結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵撝苽浞椒ńY(jié)合了成熟的硅加工工藝以及金屬鍍膜工藝，可精確并穩(wěn)定控制金屬尖端結(jié)構(gòu)之間的距離（即狹縫大?。诒ＷC重復(fù)性與可控性的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)目前其他共振結(jié)構(gòu)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的小間距。
　　該周期性金屬共振結(jié)構(gòu)尖銳邊緣的二維光柵