亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振特性及其調(diào)控的研究.pdf

1、表面等離子體(Surface Plasmons,SPs)是沿金屬表面?zhèn)鞑サ牟?通過(guò)改變金屬表面的結(jié)構(gòu),SPs的特性中包括色散關(guān)系,激發(fā)模式以及耦合效應(yīng)等,尤其是和光的相互作用都可以實(shí)現(xiàn)調(diào)控。因此利用SPs可以設(shè)計(jì)出新型的光子器件,在亞波長(zhǎng)光學(xué)、光激發(fā)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯微術(shù)以及生物光子學(xué)等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。本文采用時(shí)域有限差分法(FDTD),研究了亞波長(zhǎng)金屬納米結(jié)構(gòu)表面等離子體共振的基本物理機(jī)理和調(diào)控機(jī)制。其工作對(duì)金屬納米結(jié)構(gòu)的光子器

2、件設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。
　　 研究了具有有限長(zhǎng)度且軸向垂直于金屬薄膜的金屬納米管和金屬薄膜系統(tǒng)的表面等離子體共振特性及其相互作用,討論了納米管結(jié)構(gòu)參數(shù)X(納米管內(nèi)外半徑之比)、金屬納米管.薄膜之間距離和金屬薄膜的厚度對(duì)表面等離子體共振特性的影響。我們發(fā)現(xiàn):在可見(jiàn)光波段得到了可調(diào)的尖銳的表面等離子體共振峰。研究表明:只有金屬納米管時(shí),存在成鍵態(tài),反鍵態(tài)兩種模式;當(dāng)加入金屬薄膜時(shí),金屬納米管和金屬薄膜系統(tǒng)則出現(xiàn)另一模式——虛擬態(tài);當(dāng)薄

3、膜厚度很小時(shí),與納米管相關(guān)的局域化的表面等離子體能夠在薄膜上下表面都誘導(dǎo)鏡像,所以簡(jiǎn)并態(tài)分裂成兩個(gè)態(tài)。
　　 研究了周期性金屬納米管陣列的表面等離子體共振特性,討論了內(nèi)外半徑、納米管之間的間距、金屬納米管的數(shù)目、內(nèi)外介電環(huán)境及結(jié)構(gòu)的各向異性的程度對(duì)透射譜和場(chǎng)分布的影響。我們發(fā)現(xiàn):在光波段出現(xiàn)了很寬的光子帶隙,在鄰近納米管間隙處出現(xiàn)大量的反向排列的表面電荷。我們認(rèn)為:這種局域的表面等離子體共振模式來(lái)源于多極等離子體的極化。