研究目的
研究照明波长与纳米尖端形状对银纳米尖端正强场光电发射的综合影响，包括不同激光重复频率下的热负荷效应。
研究成果
该研究首次展示了银纳米尖端的强场光电发射现象，由于纳米尖端的形状和等离激元特性，其在400纳米波长下比800纳米具有更高的场增强效应。数值计算证实了波长和形状的依赖性。高重复频率会因热效应抑制强场发射，这凸显了激光参数和尖端工程对优化超快显微镜等应用中光电发射的重要性。
研究不足
该研究的局限性在于所使用的银纳米针尖具有特定的形状和材料，可能无法推广至其他材料或形状。高重复频率下的热效应可能导致针尖损伤或发射特性改变，且数值模拟可能无法完全反映现实复杂性。400纳米波长下的脉冲持续时间和聚焦尺寸未进行精确测量，给增强计算带来了不确定性。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用不同波长（800纳米和400纳米）及重复频率（1千赫兹和62兆赫兹）的飞秒激光脉冲，探究银纳米尖端的光场发射现象。实验装置包含减速场谱仪用于测量发射电子的动能能谱，并通过COMSOL Multiphysics软件进行数值计算，基于纳米尖端形貌与材料特性模拟电场增强效应。
2：样品选择与数据来源：
银纳米尖端由99.99%高纯度多晶银丝经电化学蚀刻与聚焦离子束（FIB）环形铣削工艺制备。所用特定尖端半径约20纳米（依据扫描电镜图像测定）。
3：99%高纯度多晶银丝经电化学蚀刻与聚焦离子束（FIB）环形铣削工艺制备。所用特定尖端半径约20纳米（依据扫描电镜图像测定）。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括飞秒激光源（S1为1kHz/800nm，S2为62MHz/800nm；二次谐波产生400nm）、离轴抛物面镜用于聚焦、减速场谱仪、纳米定位平移台（Attocube系统公司）及用于倍频的β-硼酸钡（BBO）晶体。材料包含银丝、高氯酸、甲醇及FIB铣削用镓离子。
4：实验流程与操作规范：
激光脉冲聚焦于纳米尖端顶端，偏振方向沿尖端轴向。通过直流电压（VDC）加速电子，通过调节激光强度记录动能能谱。使用CCD相机与冷场发射测量进行对准校准。数值模拟输入银在不同波长的介电常数值，采用有限元法模拟场增强效应。
5：数据分析方法：
通过能谱平台区与截止区的线性拟合提取截止能量，利用有质动力能量公式计算强度增强因子。统计分析包括增强因子平均值计算及不同波长/重复频率结果的对比。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
Focused Ion Beam apparatus
Used for annular milling to shape the silver nanotips.
-
Off-axis parabolic mirror
Focuses femtosecond laser pulses onto the nanotip apex.
-
Retarding field spectrometer
Measures the kinetic energy distribution of emitted electrons.
-
Nano-positioning translation stages
Attocube systems AG
Aligns the nanotip into the laser focus with sub-micrometer resolution.
-
Beta Barium Borate crystal
Used for second harmonic generation to produce 400 nm laser pulses.
-
COMSOL Multiphysics software
COMSOL
Numerical modeling of electric field enhancement on the nanotip.
-
登录查看剩余4件设备及参数对照表
查看全部
