LSPR效應(yīng)金屬納米粒子的應(yīng)用性能研究.pdf

1、金屬納米粒子具備等離子效應(yīng)，穩(wěn)定的化學(xué)物理性質(zhì)，以及優(yōu)異的生物相容性等許多特殊的性質(zhì)。正因?yàn)檫@些特性，金屬納米粒子對最近十年的生物納米傳感、近場光刻、癌癥治療、太陽能吸收等多個(gè)領(lǐng)域有非常重要的推動(dòng)作用。眾所周知，納米粒子的光學(xué)特性與其結(jié)構(gòu)形態(tài)息息相關(guān)。而納米粒子的形態(tài)也由原來簡單的形態(tài)，如球狀、立方體、橢圓等等發(fā)展到包含核殼結(jié)構(gòu)、月牙包裹結(jié)構(gòu)、半包裹結(jié)構(gòu)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)形態(tài)。金屬納米粒子的諸多特性中，以其局部表面等離子共振最為受人關(guān)注。激發(fā)該

2、特性后的金屬納米粒子對入射電磁場的吸收能力和自身電磁場的散射能力都會(huì)因共振劇烈地得到加強(qiáng)。
　　本文首先對等離子效應(yīng)，表面等離子共振以及局部表面等離子共振逐層進(jìn)行了介紹，從而了解金屬納米粒子發(fā)生局部表面等離子共振的理論基礎(chǔ)和激發(fā)條件。并且對本文所使用的數(shù)值方法：有限元和離散偶極子相似方法進(jìn)行了簡要介紹。
　　本文對金屬納米粒子發(fā)生局部表面等離子共振后所產(chǎn)生的散射光譜波峰和吸收光譜波峰的現(xiàn)象分別提出了可行的應(yīng)用方案。我們將散射

3、能力的增強(qiáng)用于近場光刻，而將吸收能力的增強(qiáng)用于太陽能光熱轉(zhuǎn)換。
　　本文提出了一種新的適宜銀納米粒子用于近場光刻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過對銀納米粒子半徑，銀層厚度進(jìn)行優(yōu)化處理，使得該結(jié)構(gòu)能夠克服原來銀納米粒子直接用于光刻時(shí)曝光結(jié)果的深寬比不理想的問題。且對該應(yīng)用結(jié)構(gòu)在不同介質(zhì)介電常數(shù)以及偏振方式，如線偏振，圓偏振，橢圓偏振下不同的光場強(qiáng)度分布進(jìn)行了分析。由于同一納米陣列在不同的入射光激發(fā)下所得的曝光圖案不同，本文對該結(jié)構(gòu)中1×3陣列的銀納

4、米粒子的粒子間距進(jìn)行優(yōu)化，使得其在提高深寬比的同時(shí)保持了陣列圖案多樣化的特性。并且提出了一種具有可行性的銀納米粒子的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方案，該方案克服了原來銀納米粒子應(yīng)用光刻時(shí)去除困難以及重復(fù)利用率低下的問題。與此同時(shí)，我們利用該結(jié)構(gòu)對仿真設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)效果進(jìn)行了初步驗(yàn)證與分析。
　　本文中，我們嘗試?yán)貌煌藲け鹊慕?二氧化硅核殼納米粒子的混合物進(jìn)行太陽能行吸收?；趯?shí)驗(yàn)條件限制我們選取殼厚的定值為10nm的不同核殼比的納米粒子作為實(shí)驗(yàn)樣本。