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《金屬納米棒陣列的三階光學(xué)非線性和光致發(fā)光特性研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號學(xué)號D201177041學(xué)校代碼10487密級博士學(xué)位論文金屬納米棒陣列的三階光學(xué)非線性和光致發(fā)光特性研究學(xué)位申請人：馬宗偉學(xué)科專業(yè)：無線電物理指導(dǎo)教師：韓俊波研究員答辯日期：2016年5月21日萬方數(shù)據(jù)AdissertationsubmittedtoHuazhongUniversityofScienceandTechnologyfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinPhysicsInvestigationoftheThird-OrderOpticalNonli
2、nearityandPhotoluminescentPropertiesofMetallicNanorodArraysPh.D.Candidate：ZongweiMaMajor：RadioPhysicsSupervisor：Prof.JunboHanHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,430074,P.R.ChinaMay21,2016萬方數(shù)據(jù)獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文
3、中已經(jīng)標明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)
4、位論文。本論文屬于保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。不保密√。(請在以上方框內(nèi)打“√”)學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日萬方數(shù)據(jù)論文創(chuàng)新點1.系統(tǒng)研究了用電化學(xué)方法制備的Au納米線陣列的雪崩光發(fā)射在不同外部激發(fā)條件下的光譜和發(fā)光強度的時域變化特性，提出并驗證了雪崩光發(fā)射的表面等離激元輔助黑體輻射模型，結(jié)束了多年來關(guān)于金屬納米結(jié)構(gòu)雪崩式光發(fā)射機制的爭論。2.利用Z掃描方法研究了含7nm間隙的金屬納米棒陣列膜的三階光學(xué)非線性響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出極大的寬帶非線性極化率和品質(zhì)因子，
5、且與相同結(jié)構(gòu)的Au、Ag樣品相比，Al樣品在360-500nm波段具有顯著的優(yōu)越性，可以作為未來紫外增強基底和器件的重要候選材料。3.在Al基底上AAO模板支持的Au納米棒陣列樣品中用較低功率的兆赫茲脈沖激光激發(fā)出了表面等離激元增強的超連續(xù)光產(chǎn)生，通過對該超連續(xù)光產(chǎn)生和雪崩式光發(fā)射從物理機制和行為方式上進行區(qū)分，認為此類結(jié)構(gòu)中的超連續(xù)光產(chǎn)生在未來集成光學(xué)器件有重要應(yīng)用價值。萬方數(shù)據(jù)華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文摘要近年來表面等離激元雜化理論模型的建立和不斷完善，以及分立偶極近似（DDA）和時域有限差分（
6、FDTD）等數(shù)值計算方法的應(yīng)用，使人們得以從理論上研究納米結(jié)構(gòu)中表面等離激元相關(guān)的各種特性，并同實驗結(jié)果作對比，從而揭示納米結(jié)構(gòu)各種宏觀性質(zhì)的微觀機理。光克爾、瞬態(tài)吸收光譜等實驗手段的應(yīng)用也不斷加深著人們對其中各種微觀過程的理解。為了進一步揭示金屬納米結(jié)構(gòu)內(nèi)某些尚不明確的物理過程的發(fā)生機制，并為將來設(shè)計和制造性能更加優(yōu)異的光電子器件奠定基礎(chǔ)，本文在介紹表面等離激元雜化物理模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合FDTD電磁仿真，針對金屬納米棒/線陣列結(jié)構(gòu)中的光學(xué)非線性進行了以下幾個方面的研究：1.研究了不同形狀的金（A
7、u）納米顆粒、納米棒單體的表面等離激元共振吸收和近場分布等特性，并研究了相互作用的單體之間以及納米結(jié)構(gòu)單體與平整金屬表面之間相互作用方式。利用表面等離激元的雜化在亞10nm間隙結(jié)構(gòu)內(nèi)制造表面等離激元熱點（hot-spot）并進行有效的激發(fā)，可以在熱點處實現(xiàn)強烈的局域場增強，并用來增強材料的非線性光學(xué)響應(yīng)和光致發(fā)光強度。2.多孔陽極氧化鋁（AAO）模板支持的Au納米線陣列結(jié)構(gòu)中的兩種光致發(fā)光行為研究。首先，在剝除Al基底的Au納米線陣列雪崩式光發(fā)射研究中，首次觀察到了發(fā)光強度在閾值功率密度附近的“回
8、線”結(jié)構(gòu)，以及不同激發(fā)功率密度和擋光時間下發(fā)光強度在百毫秒尺度上的動態(tài)變化。提出了以表面等離激元輔助的黑體輻射來解釋雪崩式光發(fā)射機制的模型，并通過光譜的藍移和以Planck黑體輻射公式計算的輻射強度增強規(guī)律對該模型進行了論證。之后對未剝除Al基底的的Au納米棒陣列結(jié)構(gòu)中的超連續(xù)光產(chǎn)生所做的初步研究表明，Au納米棒的存在能夠大大增強AAO模板的超連續(xù)光產(chǎn)生。其壽命尺度表現(xiàn)出明顯的超快特性，揭示出兩種寬帶發(fā)光現(xiàn)象背后截然不同的物理本質(zhì)。這一研究也同時證明了黑體輻射解釋的正確性，并說明可
