导　　师： 王皓

学科专业： H0202

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 电子科技大学

摘　　要： 金属纳米粒子具备等离子效应，稳定的化学物理性质，以及优异的生物相容性等许多特殊的性质。正因为这些特性，金属纳米粒子对最近十年的生物纳米传感、近场光刻、癌症治疗、太阳能吸收等多个领域有非常重要的推动作用。众所周知，纳米粒子的光学特性与其结构形态息息相关。而纳米粒子的形态也由原来简单的形态，如球状、立方体、椭圆等等发展到包含核壳结构、月牙包裹结构、半包裹结构等复杂结构形态。金属纳米粒子的诸多特性中，以其局部表面等离子共振最为受人关注。激发该特性后的金属纳米粒子对入射电磁场的吸收能力和自身电磁场的散射能力都会因共振剧烈地得到加强。本文首先对等离子效应，表面等离子共振以及局部表面等离子共振逐层进行了介绍，从而了解金属纳米粒子发生局部表面等离子共振的理论基础和激发条件。并且对本文所使用的数值方法：有限元和离散偶极子相似方法进行了简要介绍。本文对金属纳米粒子发生局部表面等离子共振后所产生的散射光谱波峰和吸收光谱波峰的现象分别提出了可行的应用方案。我们将散射能力的增强用于近场光刻，而将吸收能力的增强用于太阳能光热转换。本文提出了一种新的适宜银纳米粒子用于近场光刻的结构设计，通过对银纳米粒子半径，银层厚度进行优化处理，使得该结构能够克服原来银纳米粒子直接用于光刻时曝光结果的深宽比不理想的问题。且对该应用结构在不同介质介电常数以及偏振方式，如线偏振，圆偏振，椭圆偏振下不同的光场强度分布进行了分析。由于同一纳米阵列在不同的入射光激发下所得的曝光图案不同，本文对该结构中1×3阵列的银纳米粒子的粒子间距进行优化，使得其在提高深宽比的同时保持了阵列图案多样化的特性。并且提出了一种具有可行性的银纳米粒子的应用实验方案，该方案克服了原来银纳米粒子应用光刻时去除困难以及重复利用率低下的问题。与此同时，我们利用该结构对仿真设计的结构效果进行了初步验证与分析。本文中，我们尝试利用不同核壳比的金/二氧化硅核壳纳米粒子的混合物进行太阳能行吸收。基于实验条件限制我们选取壳厚的定值为10nm的不同核壳比的纳米粒子作为实验样本。我们需要计算金/二氧化硅核壳纳米粒子的不同核壳比下的吸收光谱。从DDSCAT7.2的计算结果分析可以看出随着核壳比的增加，其吸收波峰发生非线性红移，与Mie散射计算结果一致。并将此混合物制备成纳米流体以进行太阳能光热转换吸收。本文对纳米粒子的混合流体中的样本配比进行了优化，使得在目前可制备的核壳纳米粒子的基础上，吸收效率达到最高。

关 键 词： 金属纳米粒子 局部表面等离子共振 近场光刻 吸收效率 太阳能

分 类 号： [TB383.1]

领　　域： [一般工业技术]