表面等離子激元核-殼結(jié)構(gòu)光學(xué)共振特性研究.pdf

1、表面等離子共振是指當(dāng)外界激發(fā)光場的頻率與貴金屬表面自由電子的本征頻率匹配時(shí)，表面電子產(chǎn)生的集體振蕩現(xiàn)象。表面等離子共振有許多優(yōu)異的性質(zhì)，如能夠產(chǎn)生顯著的局域場增強(qiáng)效應(yīng)和突破光波的衍射極限等。金屬納米核-殼結(jié)構(gòu)作為一種典型的對稱型結(jié)構(gòu)，支持眾多有趣的現(xiàn)象，有著廣泛的實(shí)際應(yīng)用。可實(shí)現(xiàn)光學(xué)成像、表面增強(qiáng)光譜探測和生物傳感等。本文在簡單核-殼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研究了幾類特殊多層殼核-殼結(jié)構(gòu)、不完美核-殼結(jié)構(gòu)的表面等離激元共振光學(xué)特性，對其在光學(xué)標(biāo)簽

2、等方面的可能應(yīng)用進(jìn)行了討論。
　　論文主要利用Mie散射理論和有限積分（FIT）法模擬計(jì)算了金屬納米核-殼結(jié)構(gòu)的光學(xué)共振特性，研究了在光場作用下的散射截面及部分電場增強(qiáng)和電場分布，對不完美核-殼結(jié)構(gòu)主要利用有限積分法進(jìn)行研究。
　　本文首先研究了經(jīng)典的核-殼結(jié)構(gòu)，單層核-殼結(jié)構(gòu)散射譜出現(xiàn)了明顯的Fano共振特征，在半徑比不同的情況下，其共振特征頻率處峰位發(fā)生變化。改變周圍環(huán)境介電常數(shù)時(shí)，散射共振峰出現(xiàn)“紅移”現(xiàn)象，內(nèi)核介電常

3、數(shù)變化時(shí)，共振峰位基本保持不變。對于雙層殼結(jié)構(gòu)，通過改變其中一層殼的半徑比，能夠控制共振態(tài)和隱身態(tài)的交替變化，實(shí)現(xiàn)類電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象。
　　進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)四層殼納米核-殼結(jié)構(gòu)的散射光譜出現(xiàn)梳狀共振現(xiàn)象。這種特征在周圍環(huán)境及內(nèi)核介電常數(shù)變化的情況下，并不發(fā)生實(shí)質(zhì)性的變化。主要原因在于表面等離子共振發(fā)生在各層殼的交界面處，因而其光學(xué)特征主要由幾何拓?fù)涮匦詻Q定。梳狀共振的穩(wěn)定性對實(shí)現(xiàn)光學(xué)標(biāo)簽具有重要的價(jià)值。對于不完美核-殼結(jié)構(gòu)的研究，我