金属纳米孔阵列的表面增强拉曼光谱研究

摘要

由于拉曼光谱具有：对样品无接触，无损伤；样品无需制备；快速分析，鉴别各类材料的特性与结构；能合适黑色和含水样品；可在低温及高温条件下测量；光谱成像速度快、简单，以及分辨率高等一系列的优点，使得其被广泛地应用于材料物理、生物医学、表面科学等研究领域中。但是拉曼光谱信号强度非常弱这一缺点，极大地限制了拉曼光谱的广泛应用。而表面增强拉曼散射的出现，可以很好地解决这一问题。金属纳米颗粒（孔）阵列可以通过调节颗粒（孔）的尺寸、形貌和结构，使其在某一个波长发生表面等离子体共振，从而达到电场极大的增强，进而实现表面增强拉曼光谱的目的。
　　本论文的工作是从理论上定量研究金膜的菱形纳米孔阵列孔的大小对电场的影响，以此来探讨菱形孔阵列孔尺寸对拉曼增强的效果。再从实验上验证菱形孔对拉曼增强的效果。主要内容包括以下几方面：
　　1.借助于FDTD Solutions软件对金膜上的菱形孔阵列的电场分布进行分析,并以此为依据来优化菱形孔阵列的尺寸。计算发现，LSP对菱形孔阵列的尺寸非常敏感（约2nm），这对目前的纳米加工技术水平来说，几乎是没有办法达到的。所以在对菱形孔尺寸的优化时，可以只考虑SPR。
　　2.使用计算出来的菱形纳米孔阵列的数据，使用FIB进行加工。然后对加工的结果进行拉曼光谱测试。从测试的结果来看，实验的结果与理论基本上趋于一致。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 拉曼光谱

1.3 表面增强拉曼散射的发展概况及现状

1.4 SERS基底的制备

1.5 本论文的主要工作

第二章 表面增强拉曼散射的增强原理

2.1 物理增强机理

2.2 化学增强机理

第三章 聚焦离子束加工技术

3.1 聚焦离子束的发展

3.2 聚焦离子束系统简介

3.3 FIB加工纳米结构

第四章 时域有限差分方法模拟仿真技术

4.1 时域有限差分法(FDTD)简介

4.2 FDTD算法简介

4.3 FDTD在电磁计算中的应用

4.4 仿真优化

4.5 本章小结

第五章 实验与加工

5.1 FIB加工及拉曼测试结果

5.2 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结束语

6.2 未来工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果