铝纳米孔阵列的二次谐波特性研究

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二次谐波是一种重要的二阶光学非线性效应,在探测、传感、成像领域有广泛的应用价值,同时可以作为一种基础的频率变换手段。金属表面自由电子在入射光场影响下形成集体震荡可以产生等离子体。表面等离子体可以将光局域在界面附近,形成很强的局域电场,从而增强各种非线性效应,研究金属的二次谐波具有一定的意义。激光扫描成像技术可以对微纳结构的线性或非线性光学响应进行测试,获得其整体图像,对于纳米线、纳米带、二维层状材料的研究有重要意义。本文主要研究了光刻制备的铝纳米圆孔阵列的二次谐波特性,并搭建了一套激光扫描成像系统,完成了对二硫化钼层状材料的扫描成像测试。主要工作内容如下:  1.阐述了二次谐波、表面等离子体的相关原理和研究现状。使用有限差分法仿真了纳米铝孔阵列的透射、反射、吸收光谱。计算表明,铝纳米孔阵列的圆孔直径和铝膜厚度对于线性光谱峰值的位置影响不大,只会对透射率、反射率和吸收率的数值产生影响。而铝纳米孔阵列的周期对线性光谱峰值位置的影响较大,线性光谱峰位会随阵列周期的增大而红移。当阵列周期为540nm时,阵列的吸收峰和透射峰处于800nm,与激光峰位相应。  2.使用电子束蒸发镀膜方法在石英基片上制备了100nm厚的铝膜,通过聚焦离子束刻蚀在铝膜上刻蚀了周期分别为540nm,580nm和620nm的圆孔阵列。对阵列透射光谱的测试表明,周期为540nm的样品透射峰位于800nm,其余两个样品的透射峰则相对于周期为540nm的样品红移。二次谐波实验测试也表明周期为540nm的阵列具有最强的二次谐波。  3.结合Labview搭建了自动化的激光扫描成像系统,使用该系统测试获得了二硫化钼以及二硫化钼与金纳米棒复合结构的二次谐波扫描成像图片。结果比较清楚可靠,而且可以分辨出在普通光学显微镜下观察不到的金纳米棒。
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