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《納米薄膜中的電磁波與原子團(tuán)簇中的等離激元研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)校代號10532學(xué)號B1207S012分類號密級博士學(xué)位論文納米薄膜中的電磁波與原子團(tuán)簇中的等離激元研究學(xué)位申請人姓名薛紅杰培養(yǎng)單位物理與微電子科學(xué)學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱余亞斌教授學(xué)科專業(yè)物理學(xué)研究方向介觀體系的輸運(yùn)性質(zhì)論文提交日期2015年10月16日湖南大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研巧所取得的研巧成果。除了文中特別加Ｗ標(biāo)注引巧的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均己在文中Ｗ明
2、確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。Ｉ作者簽名：曰期：２年義曰紅東：ｄ／（＾月巧，｜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，同意學(xué)校保留井向國家有關(guān)部口或機(jī)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)湖南大學(xué)可Ｗ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(jìn)行檢索、縮印或掃描等復(fù)制手段保，可Ｗ采用影印存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于１、保密□，在年解密盾適用本授權(quán)書。２、不保密兇／＂＂（
3、請在Ｗ上相應(yīng)方框內(nèi)巧Ｖ）；年３月作者簽名：曰期如／《；１曰攝＾工才六｜導(dǎo)師簽名：ｒ日期；誠年３月文日１Ｉ學(xué)校代號：10532學(xué)號：B1207S012密級：不保密湖南大學(xué)博士學(xué)位論文納米薄膜中的電磁波與原子團(tuán)簇中的等離激元研究學(xué)位申請人姓名：薛紅杰導(dǎo)師姓名及職稱：余亞斌教授培養(yǎng)單位：物理與微電子科學(xué)學(xué)院專業(yè)名稱：物理學(xué)論文提交日期：2015年10月16日論文答辯日期：2015年12月18日答辯委員會主席：王玲玲教授Theresearchsontheelectromagneticwavesi
4、nnano-thinfilmsandtheplasmonsinatomicclustersbyXUEHongjieB.E.(ShanxiDatongUniversity)2008AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofScienceinPhysicsintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorYUYabinDecember,
5、2015納米薄膜中的電磁波與原子團(tuán)簇中的等離激元研究摘要表面等離激元是光和金屬表面電子相互作用形成的一種表面電磁模式，它的形成總是伴隨著顯著的消光特性、局域場增強(qiáng)特性和突破衍射極限特性，使其在納米傳感、生物成像以及光學(xué)隱身等現(xiàn)代科技中扮演著重要角色。目前，在原子團(tuán)簇和納米系統(tǒng)中，人們分別采用密度泛函理論和HydrodynamicalDrude模型研究表面等離激元。本論文中，一方面，我們利用基于量子理論獲得的非局域電導(dǎo)率代替HydrodynamicalDrude模型，研究了非局域效應(yīng)對金屬薄膜光學(xué)性質(zhì)的影響，這種
6、方法可以克服HydrodynamicalDrude模型在描述納米系統(tǒng)輸運(yùn)特性方面的不足；另一方面，我們利用基于密度泛函理論和自洽線性響應(yīng)近似推導(dǎo)出的等離激元本征方程代替密度泛函理論，研究了原子團(tuán)簇中的等離激元，這種方法可以克服在使用密度泛函理論尋找等離基元模式時系統(tǒng)亦受外加電場影響而使一些模式不能被發(fā)現(xiàn)的局限性。具體來說，我們做了以下幾方面的研究：（1）基于量子理論獲得的非局域電導(dǎo)率，研究了S極化波入射下的空氣-金屬薄膜-空氣結(jié)構(gòu)中金屬薄膜的光學(xué)性質(zhì)。在吸收系數(shù)對頻率和薄膜厚度的依賴性研究中，我們發(fā)現(xiàn)在沒有等離
7、激元激發(fā)和電子散射的情況下，非局域響應(yīng)理論仍然可以通過電子-空穴對的激發(fā)吸收能量，而局域響應(yīng)理論卻只能提供零吸收的結(jié)果。在電場和電流分布的研究中，我們發(fā)現(xiàn)，在兩種響應(yīng)理論下的電場分布相同時，表面區(qū)域的電流分布仍會出現(xiàn)非常明顯的差異，這形象的反映了表面對系統(tǒng)性質(zhì)的影響。在金屬薄膜內(nèi)平均能流密度分布的研究中，我們發(fā)現(xiàn)非局域響應(yīng)理論下的能流密度顯示出了奇異的振蕩，而局域響應(yīng)理論下的能流卻沒有振蕩。進(jìn)一步的研究顯示，能流的奇異振蕩源于電場在薄膜的一些區(qū)域?qū)﹄娏髯鲐?fù)功。（2）眾所周知，S極化波不能激發(fā)薄膜系統(tǒng)的等離激元，
8、但是P極化波可以。因而P極化波入射下的薄膜系統(tǒng)將有更加豐富和有意義的光學(xué)性質(zhì)，這值得我們做進(jìn)一步的研究。正因如此，我們接著研究了P極化波入射下石英-金屬薄膜-空氣結(jié)構(gòu)中金屬薄膜的光學(xué)性質(zhì)。在吸收譜的研究中，表面等離激元的共振吸收峰被發(fā)現(xiàn)。通過吸收峰對金屬薄膜厚度的依賴性研究，我們發(fā)現(xiàn)，隨著金屬薄膜厚度的減小，特別是在20nm以下，非局域效應(yīng)對表面等離激元有非常明顯的影響。在金屬薄膜內(nèi)平
