微納諧振腔中表面等離極化激元傳播特性及鉬氧化物納米結(jié)構(gòu)合成與表征.pdf

1、表面等離極化激元(Surface Plasmon Polaritons，SPPs)是由于金屬表面自由電子受外部光子誘導而產(chǎn)生集體振蕩，能沿金屬-介質(zhì)界面?zhèn)鬏數(shù)臋M向電磁波，能夠突破傳統(tǒng)光學衍射極限，具有亞波長局域、近場增強、表面受限等新穎特性。SPPs在納米光子學、近場納米光束控制、亞波長光學波導、數(shù)據(jù)存儲、超分辨成像、太陽能電池、負折射材料等方面具有重要的應用前景。鉬氧化物是重要間接寬禁帶半導體材料，其中鉬元素有著豐富的化學價態(tài)，從而形

2、成如MoO、MoO2、Mo2O3、MoO3、Mo4O11等化合物。這些化合物中，由于MoO2和MoO3有較高的化學穩(wěn)定性和廣泛的應用前景，因而得到研究者們廣泛的研究。
　　本文重點討論微納諧振腔中表面等離極化激元的傳播特性，并介紹了過渡金屬氧化物MoO2與MoO3的合成以及基于MoO3納米帶光電器件的相關(guān)應用。本文主要研究內(nèi)容和成果可以概括如下:
　　(1)利用諧振腔共振特性在MIM波導中可以產(chǎn)生濾波效應的思想設計了一個基于

3、內(nèi)嵌可旋轉(zhuǎn)銀納米方塊圓形納米腔的金屬-介質(zhì)-金屬波導濾波器，并用時域有限差分算法進行了表征。由于旋轉(zhuǎn)的銀納米方塊破壞了圓形納米腔原有的對稱穩(wěn)態(tài)磁場分布，因而產(chǎn)生了一種新的振動模式。這種新的振動模式依賴于內(nèi)嵌旋轉(zhuǎn)銀納米方塊的旋轉(zhuǎn)角度和邊長。與沒有嵌入銀納米方塊和嵌入銀納米方塊沒有旋轉(zhuǎn)時的金屬-介質(zhì)-金屬波導濾波器相比，內(nèi)嵌入旋轉(zhuǎn)的銀納米方塊的金屬-介質(zhì)-金屬波導濾波器對周圍介質(zhì)折射率的微小變化更加敏感。因此，該結(jié)構(gòu)在生物傳感器方面具有潛在

4、應用。
　　(2)本文通過水熱法制備了寬度約200 nm的MoO3納米帶及不同尺寸的MoO2納米顆粒，研究了PVP濃度對產(chǎn)物組分和形貌的影響。此外，用液相法在MoO3納米帶層與層之間插入Cu原子，研究了基于單根和多根MoO3納米帶器件在不同光照條件下的Ⅰ-Ⅴ特性。研究結(jié)果表明:當PVP量較小時所制備的最終產(chǎn)物為正交相MoO3納米帶，隨著PVP濃度的升高，獲得產(chǎn)物為MoO2納米顆粒;且PVP量越大，MoO2納米顆粒尺寸越小;零價銅的