《貴金屬納米陣列表面等離激元共振局域場增強特性研究》是依託中山大學，由周張凱擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：貴金屬納米陣列表面等離激元共振局域場增強特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周張凱
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本課題研究貴金屬表面等離激元共振的局域電場增強特性。通過本課題的研究，旨在掌握成熟可控、經濟環保的等離激元材料生長工藝，發現等離激元共振強局域電場與物質相互作用的規律和奇異性質特性，為開發各種等離激元器件提供思路和研究方法。.本課題將從理論和實驗兩個方面開展研究。在實驗上，課題將從貴金屬納米陣列製備方法的探索入手，研究以電化學方法為主的微納陣列加工工藝。同時，通過光致發光探測系統、發光動力學測試系統、Z-Scan探測系統等飛秒測試系統研究等離激元共振增強與物質相互作用的特性。另一方面，在理論分析中，本課題通過分析實驗研究的結論，總結歸納貴金屬納米陣列等離激元共振局域電場增強規律，為設計新型等離激元功能材料提供理論依據。. 通過本課題的研究，不僅可以發展貴金屬納米陣列的製備工藝，而且明確金屬陣列等離激元場共振增強特性、以及與物質相互作用的規律，對於開發設計人工微納功能材料具有重要意義。
結題摘要
表面等離激元由於能夠在亞波長尺度操控和增強電磁場，因此是的能夠產生此類特殊激元的金屬納米材料在諸多領域都體現出獨特的優異性能。雖然多種金屬納米材料都能產生表面等離激元特性，但是考慮到後續異質結構集成以及器件加工等因素，無疑金屬納米陣列可以體現出其他種類的材料無法取代的優勢（因為它們具有相比其他材料有更大的工作面積以及更強場增強效應）。本課題便是針對於貴金屬等離激元陣列的製備，特殊優異光學性能，以及潛在的器件套用研究所開展的研究。通過3年的研究，本項目在實驗和理論上都取得了一定的成果，共發表SCI論文10篇，其中包括Nature Communication一篇，Nanoscale兩篇，影響因子超過4的論文6篇。主要的學術成果以及其科學意義如下： 1、 開發了新型的脈衝交流電化學金屬納米陣列沉積法。該方法不僅能夠省去傳統直流金屬陣列生長方法中複雜煩冗過程，同時能夠高質量整齊的生長各種等離激元共振峰可控的貴金屬納米陣列。利用這種方法，我們成功製備整齊且具有優異柔性金屬陣列，為製備主動和被動柔性等離激元陣列提供了新的思路和方法。 2、 結合最佳化的氧化鋁模板生長技術以及離子束濺射方法，我們成功製備出大面積的陣列間距小於10nm的，具有強等離激元共振特性貴金屬納米陣列。與主流製備類似陣列的電子束曝光方法相比，我們的方法具有低成本、操作簡易、實驗條件環保、樣品面積提高2-3個量級的優勢。利用該陣列，我們發現了陣列薄膜體系最高非線性吸收係數，同時也首次成功將間距小於10nm的金屬陣列材料與半導體層集成，製備出小型光電探測晶片器件。 3、 將具有特殊的寬頻吸收特性的等離激元顆粒陣列薄膜（半連續島膜）與氧化鋁模板結合，成功解決反射型等離激元列印器件無法實現全彩輸出的問題。同時，基於我們提出結構製備簡易特性，我們得到了目前為止最大面積的等離激元列印圖案（厘米量級）。 4、 理論上發展了一套半量子模型，成功解釋金屬納米陣列中的雪崩發光特性；利用Green函式方法有效的解釋了金屬納米陣列、金屬顆粒陣列薄膜表面局域態密度分布等問題。對於設計和開發等離激元增強器件提供重要的理論算法。
