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近年来，金属纳米结构由于可激发表面等离子共振(surface plasmon resonances，SPRs)效应，带来与块状结构完全不同的独特光学性质。入射光与纳米粒子引起的强相互作用赋予了这些金属材料在亚波长尺度下的光学敏感性。金属纳米溶胶颗粒具有优异的光学性质，其尺寸、组成、形貌、杂化耦合作用及周围介质密切相关。但是，金属溶胶颗粒的局域表面等离子共振(localized surface plasmon resonance，LSPR)波段往往局限于可见光，且很难进行有效的调制。此外，水相的纳米颗粒无法有效地形成器件而限制其相关的应用。所以，如何高效地制备出大面积、低成本、可激发出表而等离子共振的结构并开发其应用成为光学领域的研究热点。
本文主要针对拓宽金纳米溶胶颗粒LSPR共振可调性及其折射率传感灵敏度，提出了在无掩膜条件下通过自组装过程在金薄膜基底上制得晶圆级幅面的金纳米块阵列，形成杂化型等离子共振，实现了窄带可调共振吸收光谱，进一步地将其构筑成折射率传感原型器件，测得较大的灵敏度(560nm/RIU)。本论文为低成本制备大面积的金属纳米结构阵列提供了一种可行方案，并证实了这种结构在折射率传感方面具有一定的应用前景。本论文主要内容如下:
1)采用迭代氧化还原法，优化合成了大小可控的金纳米溶胶颗粒。探究了金纳米溶胶颗粒的大小对其LSPR特性的影响，实验表明随着颗粒直径的增大，其共振周期变长，相应的特征吸收峰出现红移。此外，折射率传感测试显示，具有尖锐结构的金纳米块颗粒因其更高的电子密度，与金纳米球（144nm/RIU）和金纳米棒颗粒(262nm/RIU)对比，具备更高的折射率传感灵敏度(341nm/RIU)。
2)引入杂化等离子共振增强的机制，提出了金纳米块二维阵列与金膜耦合的杂化型等离子共振器件，得到了窄带增强的共振吸收光谱及可观的折射率传感性能。实验表明，通过改变耦合的金块尺寸和与金膜耦合的距离，可以显著地调控杂化型等离子共振的波段（从662nm到1002nm）。此外，作为共振单元的金纳米块，其表面覆盖率对等离子共振强度也存在明显的调制作用（750nm处反射率从12.0％变化到91.3％)。基于增强型的金纳米块-金膜杂化等离子共振器件折射传感数据显示其最佳的灵敏度可达560nm/RIU。
综上，将单个的纳米溶胶颗粒阵列化，并形成增强的杂化等离子共振对基于金纳米溶胶颗粒的LSPR折射率传感器件具有一定的指导意义。
本文主要针对拓宽金纳米溶胶颗粒LSPR共振可调性及其折射率传感灵敏度，提出了在无掩膜条件下通过自组装过程在金薄膜基底上制得晶圆级幅面的金纳米块阵列，形成杂化型等离子共振，实现了窄带可调共振吸收光谱，进一步地将其构筑成折射率传感原型器件，测得较大的灵敏度(560nm/RIU)。本论文为低成本制备大面积的金属纳米结构阵列提供了一种可行方案，并证实了这种结构在折射率传感方面具有一定的应用前景。本论文主要内容如下:
1)采用迭代氧化还原法，优化合成了大小可控的金纳米溶胶颗粒。探究了金纳米溶胶颗粒的大小对其LSPR特性的影响，实验表明随着颗粒直径的增大，其共振周期变长，相应的特征吸收峰出现红移。此外，折射率传感测试显示，具有尖锐结构的金纳米块颗粒因其更高的电子密度，与金纳米球（144nm/RIU）和金纳米棒颗粒(262nm/RIU)对比，具备更高的折射率传感灵敏度(341nm/RIU)。
2)引入杂化等离子共振增强的机制，提出了金纳米块二维阵列与金膜耦合的杂化型等离子共振器件，得到了窄带增强的共振吸收光谱及可观的折射率传感性能。实验表明，通过改变耦合的金块尺寸和与金膜耦合的距离，可以显著地调控杂化型等离子共振的波段（从662nm到1002nm）。此外，作为共振单元的金纳米块，其表面覆盖率对等离子共振强度也存在明显的调制作用（750nm处反射率从12.0％变化到91.3％)。基于增强型的金纳米块-金膜杂化等离子共振器件折射传感数据显示其最佳的灵敏度可达560nm/RIU。
综上，将单个的纳米溶胶颗粒阵列化，并形成增强的杂化等离子共振对基于金纳米溶胶颗粒的LSPR折射率传感器件具有一定的指导意义。