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低能离子束诱导单晶硅点状纳米结构与光学性能研究

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光学学报 2013年第9期33卷 237-242页

作者：陈智利刘卫国西安电子科技大学微电子学院陕西西安710064

使用微波回旋共振离子源,研究了低能Ar+束在不同入射角度下对旋转单晶硅(100)表面的刻蚀效果及其光学性能。结果表明:样品旋转、离子束能量为1000eV、束流密度为265μA/cm2、刻蚀时间为60min时,在不同入射角度下,刻蚀后的样品表面可形... 详细信息

使用微波回旋共振离子源,研究了低能Ar+束在不同入射角度下对旋转单晶硅(100)表面的刻蚀效果及其光学性能。结果表明:样品旋转、离子束能量为1000eV、束流密度为265μA/cm2、刻蚀时间为60min时,在不同入射角度下,刻蚀后的样品表面可形成均匀的自组装点状结构。入射角度为0°～25°时,随着角度增加,样品表面粗糙度增大,点状结构有序性更强,光学透射率提高;继续增加入射角度,样品表面粗糙度及点状结构尺寸开始减小,光学透射率降低;增加入射角度到45$时,自组装点状结构消失,粗糙度和平均光学透射率达到最小值分别为0.83nm和55.05%;进一步增加入射角度,样品表面再次出现自组织装点状结构,表面粗糙度急剧增大,入射角度在65$时,平均光学透射率达到极大值64.59%;此后,随着离子束入射角度的增加,表面粗糙度缓慢减小,光学透射率降低。自组织结构变化是溅射粗糙化和表面弛豫机制相互作用的结果。

关键词：表面光学微纳米制造技术自组织纳米结构低能离子束刻蚀表面形貌光学透射率

复合结构的等离激元模式耦合关系及光学特性研究

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激光与光电子学进展 2021年第9期58卷 357-368页

作者：向松张新宇邓罗根北京理工大学物理学院北京100081

提出一种以Au为材料的正方形框和中空圆柱嵌套的亚波长周期性复合结构,采用时域有限差分算法对复合结构进行数值模拟研究。研究发现,波长在400~900 nm的线偏振平面波垂直入射情况下,最小的透过率能达到7.46%,最小的半峰全宽能达到7.25 ... 详细信息

提出一种以Au为材料的正方形框和中空圆柱嵌套的亚波长周期性复合结构,采用时域有限差分算法对复合结构进行数值模拟研究。研究发现,波长在400~900 nm的线偏振平面波垂直入射情况下,最小的透过率能达到7.46%,最小的半峰全宽能达到7.25 nm,最大的反射率为87.61%,最大吸收率达到38.00%,且表现出透射光谱与入射光的偏振方向无关。分析发现,复合结构的共振模式由两基本结构的共振模式耦合而来,且嵌套模式可以进一步减小单一结构的透过率和增大光与复合结构的相互作用。通过改变复合结构参数,得到了较宽且高效的等离激元调控范围和较窄的透射光谱。这也为设计人工亚波长周期性复合结构的研究提供一定的理论指导。

关键词：表面光学亚波长复合结构表面等离激元等离激元调控局域表面等离激元共振时域有限差分法

局域表面等离激元纳米光学传感器的原理与进展

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激光与光电子学进展 2019年第20期56卷 93-104页

作者：徐娅边捷张伟华南京大学现代工程与应用科学学院

局域表面等离激元(LSP)纳米结构可将自由空间传播的光场高效地收集并会聚在其近场区域的纳米“热点”内,实现分子的高效激发,反之也可将热点内分子的光谱信息“广播”到远场。这一过程伴随着光吸收、辐射、散射及光力、共振偏移、光热... 详细信息

局域表面等离激元(LSP)纳米结构可将自由空间传播的光场高效地收集并会聚在其近场区域的纳米“热点”内,实现分子的高效激发,反之也可将热点内分子的光谱信息“广播”到远场。这一过程伴随着光吸收、辐射、散射及光力、共振偏移、光热等效应的极大增强,这些丰富的现象一方面为LSP纳米结构在传感领域带来了一系列应用,包括表面增强红外吸收光谱、表面拉曼光谱、表面荧光光谱、LSP折射率传感器、纳米光镊与LSP基质辅助激光解吸/电离等;但同时其行为的复杂性也给研究者理解该领域的机理与应用带来困难。针对这一状况,本文从理论与应用两方面对各类LSP传感器进行回顾和梳理,一方面利用基于准静态近似下的本征模式理论为各类LSP相关的现象提供一个统一的解析理论框架,同时对各类相关的应用,包括拉曼散射、红外吸收、荧光、折射率传感与激光解吸/离子化等领域的进展与挑战进行简要的回顾,为该领域的研究者提供一个清晰简洁的入门综述。

关键词：表面光学局域表面等离激元光学天线生化传感表面增强拉曼光谱表面增强红外吸收光谱等离激元辅助激光解吸/离子化

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卫星褶皱表面的光学散射特性

激光与光电子学进展 2018年第5期55卷 363-372页

作者：张峰张雅声徐灿航天工程大学研究生管理大队北京101416 航天工程大学航天装备系北京101416

卫星表面褶皱会对卫星的光学散射特性产生显著影响,进而影响光学设备对目标的探测,而关于卫星褶皱表面光学散射特性的研究大多将褶皱近似为漫反射材料,导致近似误差大且缺乏依据的问题。以卫星表面常用包覆材料银色聚酰亚胺薄膜为研究对... 详细信息

卫星表面褶皱会对卫星的光学散射特性产生显著影响,进而影响光学设备对目标的探测,而关于卫星褶皱表面光学散射特性的研究大多将褶皱近似为漫反射材料,导致近似误差大且缺乏依据的问题。以卫星表面常用包覆材料银色聚酰亚胺薄膜为研究对象,借助三维(3D)建模技术实现对空间目标褶皱表面的模拟,通过计算不同入射角和观测角时目标的光学横截面积,定量研究了不同程度的褶皱对目标光学散射特性的影响。结果表明:褶皱使目标峰值散射变暗,但使探测器的可观测范围变大,由平整表面5°镜面反射角发散至褶皱表面约42°可观测反射角,对散射特性产生了巨大影响;在对卫星进行光学特性研究时,需结合卫星的加工情况对目标表面进行相应的褶皱处理,以提高分析精度。

关键词：表面光学散射特性光学横截面积褶皱卫星包覆材料

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分子束外延生长超薄铝膜光学常数的研究

分子束外延生长超薄铝膜光学常数的研究

亚波长双曲超材料板表面反射光Goos-H?nchen位移

中国光学学会2010年光学大会

作者：高尚连洁宋平李萍马铮王晓吴仕梁山东大学信息科学与工程学院光电工程系

随着集成光学与微电子学的发展,超薄金属膜性质的研究变得越来越重要。超薄金属膜的光学常数对薄膜厚度的灵敏性给光学常数的测量带来了困难。尤其是对于10nm以下的超薄金属膜的研究,常常受制于实验条件而无法得到精确的结果。此次实验... 详细信息

随着集成光学与微电子学的发展,超薄金属膜性质的研究变得越来越重要。超薄金属膜的光学常数对薄膜厚度的灵敏性给光学常数的测量带来了困难。尤其是对于10nm以下的超薄金属膜的研究,常常受制于实验条件而无法得到精确的结果。此次实验采用分子束外延方法生长了一系列不同厚度的超薄铝膜（2-16nm）。利用椭偏仪对铝膜的光学常数随厚度的变化规律进行研究。建立了不同的椭偏模型,经过数据分析,最终选用最优的Drude模型联合Lorenz模型的解谱方法分析椭偏测量结果,发现超薄铝膜的光学常数随薄膜厚度有规律得变化,但是2-3nm厚度铝膜的光学常数表现出异于其它厚度铝膜的特点,而且不同厚度铝膜的吸收峰的位置也有所不同。

关键词：表面光学超薄铝膜光学常数分子束外延椭偏测量

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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中国激光 2021年第23期 173-180页

作者：孙璐璐马季辽宁石油化工大学理学院

研究了亚波长双曲超材料板表面反射光Goos-H?nchen (G-H)位移增大、方向转换以及临界波长调制方法。基于等效介质理论和稳态相位方法系统计算了入射波长、填充因子以及背景介电常数等对G-H位移特性的影响。研究表明亚波长双曲超材料板... 详细信息

研究了亚波长双曲超材料板表面反射光Goos-H?nchen (G-H)位移增大、方向转换以及临界波长调制方法。基于等效介质理论和稳态相位方法系统计算了入射波长、填充因子以及背景介电常数等对G-H位移特性的影响。研究表明亚波长双曲超材料板不仅可以明显增大反射光的G-H位移,而且可通过改变入射波长实现G-H位移方向的转换。在正负G-H位移之间存在临界波长,入射波长小于此临界波长时G-H位移为正,反之为负;入射波长越接近该临界波长,G-H位移越大,反之越小。研究还发现临界波长可以由双曲超材料板的填充因子和背景介电常数调制,增大填充因子和背景介电常数可以使临界波长发生蓝移,反之发生红移。以上研究表明基于亚波长双曲超材料板表面的G-H位移在光隔离器、光学传感器以及集成光电器件应用中具有广阔的应用前景。

关键词：表面光学亚波长结构双曲超材料 Goos-H?nchen位移

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具有窄带透明窗口的金属纳米颗粒流体吸收器

微纳电子技术 2018年第7期55卷 468-474页

作者：张军磊张垚范晋丽翟武超李孟春太原理工大学物理与光电工程学院太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室太原030024

为了解决金纳米颗粒在构建金属流体时存在的紫外-蓝光波段吸收较弱的问题,提出可采用由种子生长法制备的金核银壳纳米棒,该结构可将金纳米棒的局域表面等离激元共振（LSPR）移向紫外-蓝光波段,在有效增强这一波段光吸收的同时,不会影响... 详细信息

为了解决金纳米颗粒在构建金属流体时存在的紫外-蓝光波段吸收较弱的问题,提出可采用由种子生长法制备的金核银壳纳米棒,该结构可将金纳米棒的局域表面等离激元共振（LSPR）移向紫外-蓝光波段,在有效增强这一波段光吸收的同时,不会影响透明窗口的透射率。实验结果表明,这种由不同尺寸的金纳米棒和金核银壳纳米棒所构成的胶体溶液,能够使紫外-蓝光波段透射率降低到1%以下,在30-1 100 nm光谱范围内实现了较好的宽带吸收,同时在中心波长730 nm附近获得了一个透明窗口,其带宽约为150 nm,透射率大于40%。这种由贵金属纳米颗粒胶体溶液所构成的具有窄带透明窗口的流体吸收器的制备方法相对简单,有望用于太阳电池、传感等领域。

关键词：金属纳米颗粒表面光学局域表面等离激元共振(LSPR) 金属流体透明窗口

基于三维表面增强拉曼基底的水中多环芳烃检测

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光学学报 2018年第7期38卷 288-296页

作者：史晓凤张心敏严霞马丽珍张旭马海宽马君中国海洋大学光学光电子实验室山东青岛266100

为了快速检测水中痕量多环芳烃(PAHs),制备了一种高灵敏度的三维表面增强拉曼散射(SERS)基底。将GMA-EDMA多孔材料与参数优化的金纳米颗粒相结合,形成了高灵敏度三维SERS活性基底。相比仅用参数优化的金溶胶SERS基底,该三维SERS基底的... 详细信息

为了快速检测水中痕量多环芳烃(PAHs),制备了一种高灵敏度的三维表面增强拉曼散射(SERS)基底。将GMA-EDMA多孔材料与参数优化的金纳米颗粒相结合,形成了高灵敏度三维SERS活性基底。相比仅用参数优化的金溶胶SERS基底,该三维SERS基底的信号强度有近一个数量级的增强,相比未调pH值的金溶胶基底,增强效果有2~3个数量级的提高,且具有良好的重复性,该基底内探测相对标准偏差(RSD)为4.78%~9.27%,基底间RSD为2.05%。利用该基底对三种较有代表性的多环芳烃菲、芘、苯并(k)荧蒽进行了SERS光谱探测,得到检测限分别为9.0×10^(-10),2.3×10^(-10),5.9×10^(-10) mol·L^(-1)。结果表明,这种检测方法操作简便、重复性好、灵敏度高,可以实现水中多环芳烃的痕量检测。

关键词：表面光学表面增强拉曼散射多环芳烃多孔材料三维基底

基于倏逝波界面散射的单个纳米颗粒无标记成像

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光学学报 2018年第6期38卷 290-295页

作者：江丽雯孙旭晴刘虹遥谌雅琴熊伟张朝前路鑫超中国科学院微电子研究所微电子仪器设备研发中心北京100029 中国科学院大学北京100049 集成电路测试技术北京重点实验室北京100088

介绍了一种利用倏逝波界面散射对单个纳米颗粒进行无标记成像的方法。分别使用全内反射(TIR)倏逝波与表面等离激元(SPPs)两种倏逝波与单个纳米颗粒相互作用,激发纳米颗粒极化并发生散射,所产生的界面散射与入射倏逝波发生干涉,形成了纳... 详细信息

介绍了一种利用倏逝波界面散射对单个纳米颗粒进行无标记成像的方法。分别使用全内反射(TIR)倏逝波与表面等离激元(SPPs)两种倏逝波与单个纳米颗粒相互作用,激发纳米颗粒极化并发生散射,所产生的界面散射与入射倏逝波发生干涉,形成了纳米颗粒极化场与抛物线形干涉条纹的特征成像。分别对直径为500,200,100nm的聚苯乙烯颗粒进行了单个纳米颗粒无标记成像。比较了两种倏逝波界面散射对单个纳米颗粒成像结果,发现表面等离激元界面散射成像中的单个纳米颗粒极化强度约是全内反射极化强度的10倍,并且接近于暗场成像。因此,表面等离激元界面散射对单个纳米颗粒无标记成像具有更高灵敏度。所提单个纳米颗粒无标记成像方法可以拓展到病毒检测、生物单分子成像等领域。

关键词：表面光学无标记成像单个纳米颗粒倏逝波界面散射全内反射表面等离激元