论文部分内容阅读
得益于现代微纳加工技术的发展，有关表面等离激元的基本理论和相关应用的研究已经形成了一门新的学科方向，即表面等离激元光子学。非金属材料由于具备比传统表面等离激元材料更优异的性能，得到了人们越来越多的关注。本论文旨在通过纳米球刻印技术(NIL)研究透明导电材料（铟锡氧化物ITO）的表面等离激元共振特性。我们从模拟和实验的角度分别研究基于ITO材料的表面等离(SP)共振激发、准有序非金属微结构的制备以及其光学特性，并从实验角度研究后退火对ITO材料的表面等离激元共振特性的影响。本论文的研究工作弥补了ITO材料在表面等离激元晶体方面的研究空白，研究结果可以为后续非金属表面等离激元材料及器件的研究提供科学根据和实际指导。 本论文的主要研究内容和结果如下: 1)从模拟和实验两方面分别研究基于ITO材料的表面等离共振激发。实验前期准备工作包括制备单分散的SiO2小球、准有序单层SiO2小球掩模以及具有高透过率(≥85％)和导电性（电阻率3.0×10-4Ω.cm）良好的ITO薄膜。通过时域有限差分法(FDTD)和实验研究glass/sphere/ITO体系的光学特性。模拟和实验结果均表明体系（球大小455nm，薄膜厚度40nm）在1780nm处存在表面等离共振激发。 2)准有序非金属微结构的制备及其光学特性研究。从模拟和实验两方面分别研究glass/sphere/ITO体系的表面等离共振特性与小球粒径和薄膜厚度的关系，并制备了不同有序度的SiO2小球掩模，研究掩模有序度对体系SP共振特性的影响。实验结果表明小球粒径、薄膜厚度以及衬底有序度均是影响体系SP共振特性的关键性因素。 3)后退火对基于ITO材料的表面等离激元共振特性的影响。分别研究了空气和真空中不同退火时间和温度对glass/sphere/ITO体系SP共振特性的影响。结果表明空气退火会导致共振峰红移，真空退火则会导致共振峰蓝移。不同氛围下退火结果表明氧气在退火过程中是影响退火结果的主要因素。