周期結(jié)構(gòu)金屬點(diǎn)陣的制備及其性質(zhì)的研究.pdf

1、周期結(jié)構(gòu)的金屬/介質(zhì)納米顆粒陣列，具有透過(guò)率異常增強(qiáng)，負(fù)折射和電磁響應(yīng)異常等現(xiàn)象。這種表面等離子激元材料是當(dāng)前光學(xué)材料、生物光子學(xué)、納米光子學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
　　論文的主要工作是三維表面等離子激元材料的制備及其光學(xué)特性的研究，利用單分散的微球自組裝形成的膠體晶體模板，結(jié)合熱蒸發(fā)方法，獲得周期結(jié)構(gòu)的金屬/介質(zhì)納米顆粒陣列。通過(guò)改變微球球徑、點(diǎn)陣的層數(shù)和介質(zhì)層厚度及材料等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)從可見到近紅外波段對(duì)點(diǎn)陣光學(xué)性質(zhì)的調(diào)制。另外，

2、采用雙光束干涉的光學(xué)實(shí)驗(yàn)光路得到干涉條紋，為實(shí)現(xiàn)低成本，大面積的制備亞微級(jí)等離子激元材料提供可行的思路。
　　本文的內(nèi)容主要包括:
　　1.利用膠體晶體自組裝、熱蒸發(fā)鍍膜以及物理超聲方法，制備出了大面積三角形多層結(jié)構(gòu)的金屬/介質(zhì)納米顆粒的有序陣列，這種結(jié)構(gòu)具有亞微米級(jí)的周期。我們制備了一系列膜層數(shù)的樣品，并對(duì)它們的透射特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)表征。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)樣品的透過(guò)率曲線中出現(xiàn)一個(gè)明顯的透射谷;對(duì)于以不同球徑的膠體晶體為模板制備的單層

3、金屬/介質(zhì)周期結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣，其透射谷的位置隨著球徑的增大發(fā)生紅移。透射谷的出現(xiàn)實(shí)質(zhì)上是由于入射光與點(diǎn)陣表面自由電荷作用后，金屬表面的局域等離子波被激發(fā)，對(duì)入射光發(fā)生很強(qiáng)的吸收或散射。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)以同一球徑的膠體晶體為模板制備的多層金屬/介質(zhì)周期結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣，其透射谷的位置隨著層數(shù)的增多而藍(lán)移，這與對(duì)稱多層金屬/介質(zhì)點(diǎn)陣的透射谷隨層數(shù)增多發(fā)生紅移的現(xiàn)象截然不同。我們采用Ansoft HFSS(HighFrequency Structure Simul

4、ator)軟件計(jì)算其透過(guò)率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果相吻合，還結(jié)合透射谷位置對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)處的電場(chǎng)分布對(duì)藍(lán)移現(xiàn)象進(jìn)行了討論。此外，論文采用仿真計(jì)算研究了介質(zhì)層厚度，介質(zhì)層材料等參數(shù)的變化對(duì)這種金屬/介質(zhì)周期結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣的透射谷位置的影響。
　　2.我們采用了雙光束干涉結(jié)合光刻，制備一維、二維的亞微級(jí)的周期結(jié)構(gòu)。首先，搭建兩種適合不同夾角的雙光束干涉實(shí)驗(yàn)光路，并通過(guò)CCD拍攝若干干涉條紋，證明實(shí)驗(yàn)設(shè)想的可行性。其次，結(jié)合光刻的方法，制備出高度有序