《表面等離激元調控的納米結構聚焦與波導》是依託北京大學，由朱星擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：表面等離激元調控的納米結構聚焦與波導
- 項目負責人：朱星
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本申請擬用微納加工技術製備金屬、半導體或金屬和介質複合納米線等納米尺度表面等離激元（Surface Plamon Plaritons－SPP）波導與聚焦器件。運用高分辨納米光學檢測方法，如自行研製的低溫近場光學顯微鏡與近場光譜等，研究SPP新型納米結構，操控半導體納米線、光學波導等的光學性質。結合納米結構的表面幾何特徵，研究表面波的形成與傳播，表面光散射及光的位相和偏振特性，以探索高效微納光源的聚焦與波導。利用有限時域差分（FDTD）方法模擬光在SPP波導與聚焦中的耦合與傳播及納米光學天線的工作機理。選擇新型聚焦結構，如螺旋形、阿基米德螺線結構的聚焦與螺旋形結構和入射偏振光和手性的關係、U型-反U型波導的低損耗傳播、Ag納米線和納米顆粒的耦合及波導傳播等，運用高分辨光學近場的成像與近場光譜技術，直接對納米光學器件的SPP聚焦和波導進行表征，揭示SPP器件中電磁場的傳播、聚焦等基本物理問題。
結題摘要
中文摘要 表面等離激元光子學(Plasmonics)是近年來國際上光與納米結構相互作用領域的研究熱點，具備與常規光的傳播所不同的傳導和聚焦方式, 具有突破光學衍射極限的高分辨本領，以及在金屬-介質界面上以納米尺度限閾傳播的特點，在新型光電器件的發展中起到日益增強的重要套用，可望用於提高電子器件的運算速度及有效地減小光子器件的尺寸。 得到基金委項目資助後，課題組主要的研究內容為： （1）設計並製備金屬納米結構，實現表面等離激元的超高分辨表征：包括可操控的等離激元納米光源、納米波導，以及等離激元光電探測的初步設計；（2）實現新型低維納米結構表面等離激元光電增強耦合與探測：利用納米光學天線等離激元熱電子界面隧穿，實現低維材料光電流增強探測及其寬波段本徵等離激元增強吸收；（3）探究等離激元界面物理過程，最佳化關鍵等離激元耦合參數，初步獲得不同結構的等離激元聚焦與傳播原型器件，如阿基米德形、魚骨形或U-， V-形納米結構；為未來構建納米尺度的光學迴路並最終實現納米尺度等離激元光信息器件的功能集成提供了實驗和理論基礎。探索表面等離激元學在納米結構中傳播的理論及技術路線。 利用理論分析，電磁場數值模擬時域有限差分方法（Finite difference time domain，FDTD）、掃描近場光學顯微鏡（Scanning near-field optical microscope，SNOM）等手段，對表面等離激元金屬納米結構突破衍射極限的聚焦特性進行了研究。 本研究探索了表面等離激元原理的亞波長聚焦的新思路、新方法，並且使得納米聚焦調控手段更加靈活、便捷。 我們著重研製新型表面等離激元（SPP）納米結構的聚焦設計與製備、在等離激元表面波的形成與傳播與聚焦、SPP納米結構器件等研究方面取得進展。 立項來，發表標註基金編號的SCI論文10篇，其中包括發表在國際著名期刊，如Chemical Reviews，ACS Nano，Plasmonics, Optical Express等，在與本課題相關的納米光學國際會議應邀發表邀請報告多篇，作為主要作者或責任作者正式出版物3本（其中兩本為國際出版物）。培養中青年優秀人才（基金委優青、國家萬人計畫）一名，出站博士後一名。五人獲得博士學位，在研博士3人。
