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周期性金属材料传感特性的研究

作　者: 王丹霞
导　师: 叶永红
学　校: 南京师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 多孔氧化铝周期结构金属薄膜透过率增强银纳米粒子传感
分类号: O484.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

通过对多孔氧化铝金属薄膜透射光谱的研究表明,由于表面等离子激元波的作用,样品在可见波段表现出透过率异常增强现象。此外,样品在不同介质中还表现出传感效应。因此,以多孔氧化铝为模板的周期结构金属薄膜在亚波长光学、光电集成器件和新型传感器等方面的应用也越来越广泛。本论文通过实验和仿真的方法研究了周期结构金属银膜的光学性质,发现周期结构金属银膜在特定波长处有透过率异常增强现象,并且在不同的介质中表现出传感效应。本文还讨论了周期排列锥形和半球形银纳米粒子点阵和银纳米环阵列的光学性质,并通过HFSS软件讨论了相关参数,发现孔密度、孔径、基底的吸收等因素均对结构的透过率有影响。论文的主要内容：(1)通过实验的方法制备了周期结构的多孔氧化铝膜,在膜的表面镀上50m厚的银,对比镀银前后样品的透过率曲线,发现其在382m处有透过率异常增强现象。然后把周期结构的金属银膜放到空气、水、乙醇、异丙醇中测试其透过率,发现随着介质折射率的增加,样品的透射峰有红移现象,而且随着折射率变化的增大,波长的移动量也随着增大。通过HFSS仿真软件建立与实验相对应的模型,并将计算结果与实验结果相比较,计算与实验结果基本吻合。(2)构造了周期排列的锥形和半球形银纳米粒子模型,研究了银纳米粒子在不同参数下的透过率曲线,并通过改变环境介质,探讨了该结构在不同介质中的传感特性。(3)构造了周期排列的银纳米环阵列,计算了该结构在不同周期、孔径、高度时的透射谱,并讨论了该结构在空气、水、乙醇、异丙醇四种介质中的传感特性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第1章绪论  7-16
  1.1 引言  7-8
  1.2 制备周期结构金属薄膜的常用方法  8
  1.3 周期结构金属薄膜的光透射增强现象  8-9
  1.4 表面等离子激元的基本原理  9-12
  1.5 SPR传感器的原理  12-13
  1.6 多孔阳极氧化铝的结构模型  13-14
  1.7 多孔氧化铝模板的制备过程  14-16
    1.7.1 实验装置  14-15
    1.7.2 实验步骤  15-16
第2章周期结构金属薄膜光学性质的研究  16-27
  2.1 引言  16
  2.2 数值仿真  16-19
    2.2.1 仿真原理  16-18
    2.2.2 模型的建立  18-19
  2.3 周期结构金属银膜透射共振峰的研究  19-23
    2.3.1 实验结果与分析  19-22
    2.3.2 理论分析  22-23
  2.4 多孔氧化铝传感性质的研究  23-24
  2.5 实验与模拟结果的对比  24
  2.6 实验结果与仿真结果灵敏度的研究  24-26
  2.7 本章小结  26-27
第3章周期排列的锥形和半球形银纳米点阵光学性质的研究  27-38
  3.1 引言  27
  3.2 模型的建立  27-28
  3.3 探究影响周期排列银纳米点阵光学性质的因素  28-35
    3.3.1 模板孔径对结果的影响  29-31
    3.3.2 孔密度对结果的影响  31-32
    3.3.3 纳米粒子形状对结果的影响  32-33
    3.3.4 基底的吸收对结果的影响  33-35
  3.4 周期排列银纳米粒子传感特性的研究  35-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章周期排列银纳米环阵列光学性质的研究  38-46
  4.1 模型的建立  38-39
  4.2 探究影响周期排列银纳米环阵列光学透过率的因素  39-43
    4.2.1 不同周期对银纳米环阵列透过率的影响  39-40
    4.2.2 不同纳米环内径对透过率曲线的影响  40-42
    4.2.3 不同高度对纳米环阵列透过率的影响  42-43
  4.3 周期排列银纳米环传感特性的研究  43-44
  4.4 本章小结  44-46
第5章总结与展望  46-48
参考文献  48-51
致谢  51

周期性金属材料传感特性的研究

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