Ag-TiO2薄膜表面等离子体共振光谱特性研究.pdf

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1、16传感器与微系统(Transducerand．MicrosystemTechnologies)2016年第35卷第3期DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)03-0016-02Ag-TiO2薄膜表面等离子体共振光谱特性研究刘超，汪发美，吕靖薇，顾雪平，杨琳，牟海维(东北石油大学电子科学学院，黑龙江大庆163318)摘要：以拓宽膜波长调制型表面等离子体共振(SPR)传感器的工作波长区间，将TiO膜沉积于Ag膜表面制成Ag—TiO复合薄膜。利用数值计算方法对不同厚度Ag膜和Ag—TiO复

2、合膜波长调制型SPR光谱特性进行仿真研究。仿真结果表明：共振吸收峰显著依赖于Ag膜厚度；当保持Ag-TiO。复合膜厚度60nm时，复合薄膜SPR波长随TiO厚度的增大而向长波长方向移动，发现红移；与60nm厚Ag膜共振波长相比，12nm厚TiO与48nm厚Ag组成的复合膜共振波长红移超过200nm。关键词：表面等离子体共振；共振波长；红移中图分类号：TN253；TP212．1文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)03-0016-02Researchonspectralcharacterist

3、icofsurfaceplasmonresonanceofAg-TiO2thinfilmsLIUChao，WANGFa．mei，LCJing—wei，GUXue．ping，YANGLin，MUHai—wei(CollegeofElectronicsScience，NortheastPetroleumUniversity，Daqing163318，China)Abstract：Inordertobroadenworkingwavelengthrangeofsurfaceplasmonresonance(SPR

4、)sensorsbasedonAgthinfilm，depositTiO2thinfilmontoAgfilmtofabricateAg—TiO2compositethinfilms．ThespectralpropertiesofwavelengthmodulationtypeSPRsensorbasedonAgthinfilmsandAg—TiO2compositethinfilmsaresimulationresearchedbymeansofnumericalcalculationmethod．The

5、resultsofthesimulationshowthattheresonanceabsorbingpeaksofwavelengthmodulationtypeSPRremarkablydependonAgfilmthickness．Whenthethicknessofthecompositefilmiskeptataconstantthicknessof60nm，theresonantwavelengthincreaseswithincreasingthicknessofTiO2thinfilms，r

6、ed—shiftOccHr；wavelengthred—shiftrangecanbeuptoover200nmforAg—TiO2compositefilmswithathicknessofTiO2filml2nmandAgfilm48nm．Keywords：surfaceplasmonresonance(SPR)；resonantwavelength；red—shift0引言基于上述考虑，本文采用数值方法研究波长调制型表面等离子体共振(surfaceplasmonresonance，SPR)是Ag—Ti

7、O复合膜SPR传感器的光谱特性，设计优化复合薄光与金属表面电子疏密波相互作用所产生的一种奇特光学膜结构，为拓宽SPR传感器的共振波长范围提供理论指现象。因其对外界介质折射率的微小变化极其敏感且易于导。微型化的优点，在生物医学、环境污染、食品安全等方面展1SPR传感器的基本原理现出巨大应用潜力，受到国际传感技术与纳米光子学领域SPR技术的基本原理实质为基于光入射介质一金属薄科研人员的密切关注。目前，SPR传感结构主要有角膜一待测介质三层结构全内反射光学现象。图l示出了三度调制型、波长调制型和相位调制型三类。绝

8、大多层介质结构SPR传感原理示意图。一束P偏振光以一定数SPR传感器均采用金属薄膜(如Au，Ag等)作为表面等角度入射到介质1与金属界面发生全反射产生倏逝波，其离子体波的激发载体。其中，由于基于鲰薄膜的SPR具波矢量为。在金属薄膜与待测介质界面上，存在一种局有更高的灵敏度而受到关注。然而，这类贵金属SPR现象限于金属表面上沿方向传播并且幅度沿纵向衰减表面的激发均发生在500nm可见光波段，存在工作波长范围偏等离子