等离激元光学增益材料的探索研究

《等离激元光学增益材料的探索研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要表面等离激元(Surfaceplasmon，SP)是金属．电介质界面处的自由电子在高频电磁波(如光波)耦合作用下集体谐振的一种特殊电磁波。它具有突破传统衍射极限和局域场增强效应等优点，引起了研究者的高度关注，在纳米光子器件、纳米芯片的光电集成等领域都具有巨大的应用潜力。但由于金属的本征吸收降低了SP器件的品质因数，阻碍了SP相关器件的应用发展。所以研究者试图在等离激元结构中引入增益介质材料来补偿金属的吸收损耗。硅酸铒化合物和染料分子是典型的增益的介质材料。本文主要对硅酸铒化合物的制备及其光学性质以及利用等离

2、激元场增强效应增强荧光这两个方面进行了研究。首先运用金属(Ag)辅助无电极电化学腐蚀的方法，在硅衬底上制备出表面微纳结构，并在此基础上，运用溶胶凝胶法和退火工艺，制备出硅酸铒化合物。研究了硅酸铒化合物的晶体结构及组成。并从光致发光的强度、寿命等方面考察了硅酸铒化合物的发光性质。探讨了晶体缺陷、上转换、非辐射跃迁等对光致发光的影响。并总结出比较合理的硅酸铒化合物的制备工艺。其次在石英衬底上，通过溅射、退火等工艺制备出金属(Au、Ag)纳米颗粒，然后在此样品上，旋涂上(PVA爪bB)水溶液，并结合反射谱、透射谱和荧

3、光谱研究了金属纳米颗粒形成的等离激元局域场增强效应对罗丹明B的荧光增强。研究了不同PVA浓度和不同罗丹明B浓度下的增益放大。关键词：等离激元、增益介质、纳米颗粒、荧光增强AbstractThesurfaceplasmon(SP)waveisaspecialsurfaceelectromagneticwaveassociatedwiththecollectiveoscillationoffreeelectronsinmetalswhencoupledwithhighfrequencyelectromagnetic

4、wave(eg．opticalwaves)．Itpossessesaseriesofpeculiarproperties，suchasovercomingofthediffractionlimitandveryhighspatiallocalizationenhancementofthefieldneartheinterface．Assuchithasreceivedmuchattentioninrecentyears．Stongpotentialhavealsobeenshownforapplications

5、inmanyfields，suchas，nanophotonicdevicesandintegratedphotonoics．Buttheintrinsicabsorptionofmetalsleadstothedegradationoftheirperformances，ThisseriouslyhinderedthedevelopmentandapplicationoftheSP-baseddevices．SoTheresearcherstriedtointroducegainmediaintheSPstr

6、ucturestocompensatetheloss．Ersilicatecompoundsanddyemoleculesaretypicalgainmaterials．Inthisthesis，Ourstudyfocusontwoaspects，oneisthefabricationoftheErbium(Er)silicatecompoundsandtheiropticalproperties，andotheristhesurface—enhancedfluorescencewhichutilizedthe

7、SPfield．enhancementeffect．First，Applythemetal(Ag)-assistedelectrolesselectrochemicaletchingmethodtofabricatemicro／nano--structuresontheSiwafer,AndthenutilizetheSol--geltechniqueandthethermaltreatmentprocesstoacquiretheErsilicatecompounds．Weutilizethescanning

8、electronmicroscope(SEM)andtheX-RayDiffractomer(XRD)tostudythecrystalstructureandthecompositionofErsilicatecompounds，Researchtheopticalpropertiesinphotoluminescenceintensityandthedecaytime．Discus