基于半导体型碳纳米管的等离激元特性研究

作     者：田晓玲 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：侯岩雪;陈佳宁

授予年度：2018年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：表面等离激元 半导体型碳纳米管 近场光学成像 化学掺杂 

摘      要：表面等离激元是自由电子和电磁波耦合产生的一种玻色行为准粒子。表面等离激元在微纳米尺度上具有局域电场增强和突破光波衍射极限的特性,一经发现便受到广泛关注。贵金属作为传统表面等离激元的载体,由于其高损耗、低限域和载流子不可调谐的缺点,在应用方面受到很大限制。碳纳米管天然的一维属性及其电子独特的弹道输运方式,使碳纳米管等离激元具有强空间限域和低损耗的优良特性。半导体碳纳米管除具有碳纳米管的性质外,它的载流子浓度还可被调控。本论文基于拉曼光谱表征和近场光学扫描成像技术,对半导体型碳纳米管表面等离激元的光学性质进行研究。本文通过化学掺杂的方式,实现了半导体型碳纳米管中表面等离激元的从无到有。利用拉曼光谱判定其掺杂类型及表面等离激元产生机理,采用中红外近场光学成像技术,系统研究了基于半导体碳纳米管的等离激元特性。结果表明,硝酸掺杂产生空穴注入,一方面激发了半导体碳纳米管中等离激元振荡,另一方面实现了对等离激元光学性质的调控。总之,我们在纳米级分辨率上实现了半导体型碳纳米管等离激元的实空间成像,并对其品质因子、空间限域、色散行为进行了系统研究。发现纳米管中等离激元具有低损耗、强空间限域的优良性质。这为纳米尺度上的光子调控和已达到尺寸极限的半导体集成器件带来新的曙光。