棱鏡耦合激發(fā)的表面等離激元特性及其在生物傳感器上的應(yīng)用.pdf

1、表面等離激元（Surface Plasmon Polaritons,SPP）是金屬表面的自由電子與入射電磁波耦合引起集體振蕩所形成的一種電磁波。這種電磁波具有兩個明顯的特征，一是SPP在傳播方向上具有比光波大的波矢（即更短的波長），二是在與傳播方向垂直的方向上是消逝場。由于表面等離激元這些獨特的光學(xué)性質(zhì)，使其在表面拉曼增強(qiáng)、超分辨率成像、太陽能電池、生物傳感器等方面都有著重要的作用。
　　棱鏡激發(fā)是SPP激發(fā)的最基本的一種方式，也

2、是最早被利用來激發(fā)SPP的一種方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)控方便的優(yōu)點，在SPR生物傳感器的設(shè)計中經(jīng)常采用。本文主要討論SPP的棱鏡激發(fā)及其應(yīng)用，主要內(nèi)容如下：
　?。?）對表面等離激元概念和基本性質(zhì)作了簡要介紹，給出了目前基于棱鏡耦合的傳感器結(jié)構(gòu)類型，并介紹了棱鏡結(jié)構(gòu)傳感器的研究進(jìn)展。
　　（2）采用Otto棱鏡耦合激發(fā)方式，詳細(xì)研究了常見的多種金屬（Ag、Al、Au、Cr、Cu、Fe、In、Ni、Pd、Pt、Rh、Sn、Ta、

3、Ti、V、W）、半導(dǎo)體材料（GaAs、Ge、InAs、InP、Si、TiN)在紫外、可見光、紅外等波段的SPR性質(zhì)。紫外波段我們選取光刻常用的3個波長248nm，365nm和436nm，在可見光波段我們選取He-Ne激光器的激光波長632.8nm，在紅外波段選取光通信常用波長
　　1310nm。計算了各種材料在上述五種不同波長下的SPP共振曲線，給出了共振角數(shù)據(jù)以及共振時的電場圖樣。結(jié)果表明SPP共振角與材料的介電常數(shù)有關(guān)，不同材