【摘 要】
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表面等离子激元是一种具有短波长、近场增强、表面局域等特性的表面电磁波,其存在于两种介质交界面上且介电常数符号相反。因此,介电常数为负数的介质是发生等离激元共振现象不可或缺的条件之一。介电常数为负数的材料最常见就是金属单质,如被广泛应用的是贵金属金与银,但是相关领域的发展以及应用受到了金属材料自身存在较大损耗且种类过于单一的限制。为了解决这个问题,科研人员们不断地深入研究,发现了通过调节金属合金材料
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表面等离子激元是一种具有短波长、近场增强、表面局域等特性的表面电磁波,其存在于两种介质交界面上且介电常数符号相反。因此,介电常数为负数的介质是发生等离激元共振现象不可或缺的条件之一。介电常数为负数的材料最常见就是金属单质,如被广泛应用的是贵金属金与银,但是相关领域的发展以及应用受到了金属材料自身存在较大损耗且种类过于单一的限制。为了解决这个问题,科研人员们不断地深入研究,发现了通过调节金属合金材料和半导体材料的介电性能,使其成为新的等离激元材料,为等离激元学的发展与应用提供了更多的可能性。基于此,本文研究了等离激元材料氧化铟锡（Indium-Tin-Oxide,ITO）的光频介电特性及其复合结构的光学性能,以及探究了等离激元材料银铝合金和银的光频介电性质。本文的主要研究成果如下:与传统的塔姆等离子体（Tamm Plasmon,TP）吸收器相反,随着横磁（Transverse Magnetic,TM）和横电（Transverse Electric,TE）极化的入射角增加,窄吸收峰将向短波长移动（蓝移）,在这里我们从理论上和实验上实现了非互易吸收在由各向同性近零（EpsilonNear-Zero,ENZ）层和用于TM极化的截断光子晶体组成的平面光子异质结构中。这种奇异的现象是由ENZ和材料损耗之间的相互作用引起的。跨越ENZ界面的边界条件和TP提供的限制效应可以极大地增强ENZ层中的吸收。结果,实验观察到一个强的非互易吸收峰,在60°～70°的角度范围内最大吸收值为93%。此外,这个TP吸收体显示出很强的角度无关性和偏振相关性。由于上述特性不以额外的纳米图案为代价,这种结构有望为窄带热发射器、高灵敏度生物传感和非互易非线性光学器件提供实用的设计。通过对银铝合金和纯银超薄薄膜的制备和表征,对其微观形貌特性,光学性质,光频介电性质以及导电率进行测试分析,研究表明少量铝的掺杂,可有效抑制纯银薄膜岛状成膜的缺陷,提高纯银薄膜的表面光滑度、抗氧化性、长期稳定性以及导电率等性能。由于该研究中,制备工艺简单,银铝合金薄膜并没有经过后期的退火工艺处理,所以其并没有很好地保持纯银薄膜优异的较高透射率,以及优于纯银薄膜的低损耗特性。
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