金属微纳结构的多光子制备技术与应用研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangg91
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金属微纳结构是指金属纳米颗粒或者金属原子/离子通过一系列物理和化学变化过程所形成的具有微米或纳米尺寸几何外形。金属微纳结构的表面等离子体效应及与之相关的应用受到人们广泛的关注。金属表面等离子体的频率和强度与金属微纳结构的几何构型、尺寸和表面形貌有密切关系,因而金属微纳结构的制备是目前研究的一个热点。然而,现在大部分的加工手段只能制备出几何构型较简单的二维结构,对于复杂三维结构的制备无能为力,多光子制备技术能够制备真三维的金属微纳结构,但制备过程中各项参数对金属微纳结构的影响还不甚清楚;并且金属微纳结构的应用的另一个分支是特异介质单元,当前限制特异介质发展的两大难题是特异介质通带和损耗问题。本论文的研究目的是研究在使用多光子微纳加工技术进行金属微纳结构的过程中,各种加工参数对金属微纳结构造成的影响以及使用CST Microwave Studio商业软件进行仿真模拟计算设计好的将要制备的特异介质单元,研究如何能够减小特异介质的损耗以及拓展其响应频宽。   本论文由五章组成,各章具体内容如下:   第一章:综述了金属微纳结构的性质和应用;概述了微纳结构不同的加工方法;详细介绍了多光子技术的原理、特点和应用,以及目前使用多光子技术加工得到的各种微纳结构。阐述了本论文所进行的研究工作的目的和意义。   第二章:详细研究了使用逐点扫描的加工方法加工金属银微纳结构的过程中点间距d,每扫描点的曝光时间t以及扫描次数N对金属银纳米结构形貌的影响,并加工了二维和三维金属微纳结构。   第三章:比较详细介绍了特异介质的研究进展,从具有周期性结构的特异介质出发,使用CST Microwave Studio这款商业软件仿真对称结构单元以及旋转结构单元包内两个DSRR并保持其对称性形成的新的结构单元胞的仿真模拟计算。   第四章:使用CST对结构单元胞内单个DSRR的旋转形成的新结构单元以及结构单元的周期变化进行仿真模拟计算,并对仿真结果进行详细分析:并使用多光子微纳加工技术制备了人工电磁特异介质的结构单元。   第五章:本章对本论文的研究工作和结果进行了总结,并对未来研究进行了展望。
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