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構合成與表征.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生集體振蕩，能沿金屬-介質界面?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應用。本文主要研究內容和成果可以概括如下:
　　(1)利用諧振腔共振特性在MIM波導中可以產生濾波效應的思想設計了一個基于

3、內嵌可旋轉銀納米方塊圓形納米腔的金屬-介質-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，因而產生了一種新的振動模式。這種新的振動模式依賴于內嵌旋轉銀納米方塊的旋轉角度和邊長。與沒有嵌入銀納米方塊和嵌入銀納米方塊沒有旋轉時的金屬-介質-金屬波導濾波器相比，內嵌入旋轉的銀納米方塊的金屬-介質-金屬波導濾波器對周圍介質折射率的微小變化更加敏感。因此，該結構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。研究結果表明:當PVP量較小時所制備的最終產物為正交相MoO3納米帶，隨著PVP濃度的升高，獲得產物為MoO2納米顆粒;且PVP量越大，MoO2納米顆粒尺寸越小;零價銅的