【摘 要】
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调控量子点的发射波长在激光、显示、传感等领域有重要应用前景。通过改变量子点自身结构、外部环境和耦合光子结构可以调控量子点发射波长。传统的介质腔光子结构虽然品质因子高,但模式体积大。金属纳米结构能够突破衍射极限可大幅度降低模式体积。目前报道已采用无序金属纳米颗粒或金属纳米颗粒阵列的金属纳米结构与量子点耦合,实现可调谐波长的光发射。本论文发展微纳结构制备方法,基于银纳米棒阵列表面等离激元共振腔与量子点
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调控量子点的发射波长在激光、显示、传感等领域有重要应用前景。通过改变量子点自身结构、外部环境和耦合光子结构可以调控量子点发射波长。传统的介质腔光子结构虽然品质因子高,但模式体积大。金属纳米结构能够突破衍射极限可大幅度降低模式体积。目前报道已采用无序金属纳米颗粒或金属纳米颗粒阵列的金属纳米结构与量子点耦合,实现可调谐波长的光发射。本论文发展微纳结构制备方法,基于银纳米棒阵列表面等离激元共振腔与量子点耦合实现对量子点的荧光增强和发射波长在一定范围内的调控,这在荧光标记及发光显示等方面具有很大的应用价值。本文的主要研究内容和结果如下:（1）银纳米棒阵列的制备及其表面等离激元共振腔模式的研究。利用二次阳极氧化法制备多孔氧化铝（AAO）模板。采用电沉积法在AAO模板中制备银纳米棒阵列,通过控制电沉积时间制备不同长度的银纳米棒阵列。使用紫外-可见-近红外分光光度计对银纳米棒阵列的反射谱进行测量,发现银纳米棒阵列具有多阶纵向等离激元模式,且随长度增加其模式数目也会增加,同一阶模式的共振波长会发生红移。采用有限时域差分（FDTD）方法对银纳米棒阵列表面等离激元模式进行仿真,与实验结果基本相符。进一步研究显示银纳米棒阵列呈现表面等离激元共振腔模式,其纵向模式具有非常强的局域电场且显示驻波形式,不同阶共振腔模式对应不同数目的驻波波长。（2）银纳米棒阵列与CdSe/ZnS量子点耦合结构的制备及介质层厚度对其荧光发射的调控。引入PMMA薄膜作为间隔层来制备银纳米棒阵列与CdSe/ZnS量子点耦合结构。荧光实验测量结果显示PMMA间隔层的厚度对耦合结构的发射强度有显著的影响,随PMMA间隔层厚度增加耦合结构的荧光发射先增强后减弱,当间隔层厚度为20nm时,耦合结构荧光强度达到了最大值,表明量子点发射与等离激元模式耦合最强。（3）银纳米棒阵列表面等离激元共振腔模式对量子点发射波长的调控。采用银纳米棒阵列与CdSe/ZnS量子点耦合实现半峰宽为5-6nm的光发射,我们分析其比单纯CdSe/ZnS量子点发射峰（半峰宽为28nm）窄的原因,当量子点发射光谱与银纳米棒阵列的表面等离激元共振模式重叠时发生能量转移,即量子点被激发产生的激子以非辐射形式转移到银纳米棒阵列的表面等离激元上,再加上银纳米棒阵列强的局域电场导致耦合结构发射光谱非常窄。进一步采用表面等离激元共振腔的不同模式实现对量子点发射波长在646nm-670nm内的调控。
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