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具有等离子体纳米结构的颜色：全光谱综述
摘要： 自古以来，等离子体结构色就启迪着人类智慧；玻璃工匠通过向玻璃中掺杂金属纳米颗粒实现绚丽色彩，由此打造出罗马莱克格斯杯和彩色玻璃等精美器物。这些迷人的滤色效应源于金属纳米颗粒中光与自由电子的共振耦合，即表面等离子体现象。随着纳米制造技术的持续进步，如今可精准设计纳米颗粒与结构的尺寸以形成"光学纳米天线"，从而实现对光学响应前所未有的精确调控。近年来，等离子体结构色领域取得迅猛发展。本综述系统梳理了各类等离子体滤色技术最新进展，并重点阐述其在多元应用场景中的实践价值。我们深入探讨了实现等离子体滤色效应的多种表面等离子体共振模式：首先回顾基于恒定光学纳米天线与环境条件的静态等离子体色彩发展历程，继而解析支持动态调色、消色与复色的新兴技术路径。这类动态滤色器不仅能主动改变滤色效果，其承载的颜色信息状态也远超静态系统，因而为高密度数据存储、信息加密及等离子体信息处理开辟了新途径。最后，我们展望了这一前沿研究领域面临的挑战与发展前景。
关键词： 信息加密、表面等离子体、动态颜色调控、等离子体信息处理、等离子体结构色、光学纳米天线、高密度数据存储
更新于2025-09-23 15:19:57
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等离子体诱导银修饰二氧化铈纳米棒阵列在光电探测器中的应用
摘要： 本工作采用掠角沉积法（GLAD）在n型硅衬底上制备了银修饰的二氧化铈纳米棒（NR）阵列。所得纳米棒长度约235纳米，银纳米颗粒（NPs）尺寸分布在13至41纳米之间。通过选区电子衍射（SAED）和X射线衍射（XRD）图谱分析，分别证实了CeO2的多晶特性和Ag的晶体特性。光学吸收测量显示在413纳米处存在明显的宽峰，该峰归因于银纳米颗粒的表面局域等离子体共振（LSPR）效应。暗态下银修饰的CeO2纳米棒器件开启电压约为3.2伏，经35分钟光照后降至约1.3伏，同时器件电流随持续光照从2.8提升至24.5微安/平方厘米（4伏）。白光照射下，器件在370纳米波长处获得4.51安/瓦的响应度，对应探测率为4.15×1012琼斯，噪声等效功率（NEP）为0.01皮瓦。此外，器件展现出74毫秒上升时间和42毫秒下降时间的快速响应特性。这些发现揭示了银/二氧化铈异质结中LSPR机制的作用原理，并表明其在紫外光电探测器应用中的巨大潜力。
关键词： 高兴，表面等离子体，纳米棒，银，纳米粒子，氧化铈
更新于2025-09-23 15:19:57
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单实心核扁平光纤等离子体折射率传感器分析
摘要： 本文提出了一种基于表面等离子体共振（SPR）的单实心芯扁平光纤（SSCFF）折射率传感器，并采用有限元法（FEM）进行数值分析。该扁平光纤由五个圆形孔单列阵列构成，其中中央孔采用掺锗二氧化硅形成纤芯，其余孔隙对称分布于实心纤芯两侧并填充空气。光纤上表面涂覆有薄层贵金属金等离子体层，并由活性二氧化钛层?；ぃ夥治鑫镂挥谡庑┍；げ闵戏?。通过波长询问技术研究了纤芯导模与表面等离子体模的耦合特性及折射率测量性能。数值分析表明，该传感器能以良好线性响应检测折射率1.49至1.54的高折射率分析物。研究还揭示了表面等离子体共振波长与分析物折射率的依赖关系，测得最大波长灵敏度为4782 nm/RIU，分辨率高达2.09×10?? RIU。通过详细分析不同结构参数对损耗谱的影响，实现了SSCFF结构的优化。与传统光子晶体光纤相比，该SSCFF结构无制备复杂性，是开发便携式设备及高折射率分析物传感器（特别是化学和蛋白质传感器）的理想选择。
关键词： 光子晶体光纤、表面等离子体、光学传感、有限元法、折射率传感器
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于等离子体应用的晶圆级高质量Ag薄膜及ZnO缓冲层
摘要： 实现横向连续、超平整的银（Ag）单晶薄膜是一项重大技术挑战。由于银薄膜具有优异的电学和光学性能，其在多种异质衬底上生长的薄膜已被广泛应用于诸多领域。若要充分发挥这些性能而不产生退化，并将这些薄膜应用于高精度图案化、表面等离子体激元等领域，则需要具有超平整表面且晶界极少的优质薄膜。氧化锌（ZnO）缓冲层可促进蓝宝石（Al2O3）衬底上单晶银薄膜的生长。虽然沉积在Al2O3衬底上的ZnO薄膜存在晶界，但生长在其上的银薄膜几乎无晶界且接近单晶品质。这可以解释为银与Al2O3之间异常小的扩展原子间距失配（约0.08%），其中第九个银原子与第八个铝原子在相干性和周期性方面相匹配。采用单晶银靶材改进的射频溅射系统实现了晶圆级超平整无晶界银薄膜的生长。这种使用ZnO缓冲层的方法为制备具有高附着力、抗氧化稳定性和优异光学性能的银薄膜提供了新途径，并便于进行纳米级图案化加工。
关键词： 表面等离子体、反射率、银薄膜、EADM、氧化锌缓冲层
更新于2025-09-23 15:19:57
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波导结构中荧光分子间垂直间距的判据
摘要： 我们展示了一种区分导模结构中荧光分子垂直间距的方法。通过构建仅依赖于深度和波长的函数来检测一对荧光分子的轴向位置，该方法特别适用于微结构间隙测量且不受衍射极限影响。由于泄漏辐射显微镜可从后焦平面收集定向荧光辐射信息，我们能够利用合适的发射角及对应波导模式。通过分析模式发射间的强度比来计算荧光分子的相对位置，从而确定分子间的垂直距离。
关键词： 泄漏辐射显微镜、导波耦合发射、分子间距、表面等离子体
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于Kretschmann构型激发表面波的光学传感器灵敏度比较分析
摘要： 基于有限光束从平面层状结构反射的理论，研究了在Kretschmann构型下激发的金膜自由表面表面等离子体波，以及作为对比的平面表面波导中的表面波。比较了基于这两种表面波的光学传感器的灵敏度。提出了多种提高基于表面波导传感器灵敏度的方法。估算了获得可用传感器所需的薄膜厚度制造精度。
关键词： 集成光学、表面等离子体、表面波、光学传感器
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过狭缝宽度调控的等离子体模式与光子模式的干涉图样
摘要： 我们证明，通过改变方形狭缝结构的狭缝宽度，可以调控等离激元模式与光子模式的干涉图样。基于对不同宽度狭缝中等离激元和光子模式的分析，我们从理论上推导了方形狭缝产生的波场表达式。实验上采用远场散射成像系统采集强度分布，通过调节狭缝宽度观测到了包括条纹、类方形晶格阵列和类菱形晶格阵列在内的多种干涉图样。此外，通过有限时域差分模拟验证了结果，其理论与实验结果一致。
关键词： 偏振，干涉图样，表面等离子体，狭缝宽度
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有内置纳米孔阵列的大规模等离子体杂化框架作为多功能光学传感平台
摘要： 通过图案化亚波长孔阵列实现的光耦合，可借助强表面等离子体模式产生增强透射效应。本研究采用两步法制备工艺，展示了一种具有深亚波长尺度（6纳米）垂直内置纳米孔阵列的纳米结构等离子体框架。首先通过生长高质量双相（金-氮化钛）垂直排列纳米复合模板形成纳米孔阵列，随后选择性湿法刻蚀金属（金）。该等离子体纳米孔薄膜具有高外延质量与大面积覆盖特性，通过精确控制刻蚀过程可将结构设计为完全刻蚀或半刻蚀纳米孔?；Ф栊郧揖弑傅壤胱犹逄匦缘牡延兄诒３秩窭妆呓绮⒎乐咕Ц窕?。实验证实了可见光波段内增强透射率及各向异性介电函数等光学特性。数值模拟表明存在扩展的表面等离子体模式及孔边缘强场增强效应。两项应用演示——通过与二维钙钛矿纳米片表面耦合实现增强调控的光致发光，以及通过浸没液体渗透进行折射率传感——证明了此类等离子体纳米孔阵列在可重复使用的表面等离子体增强传感应用中的巨大潜力。
关键词： 调制光致发光（PL）、折射率（RI）传感、氮化钛（TiN）、表面等离子体（SPs）、等离子体纳米孔（NHs）
更新于2025-09-23 15:19:57
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模拟潮湿环境中石墨烯包覆银铝合金二聚体的光耦合与表面等离子体共振调控
摘要： 本研究采用离散偶极近似（DDA）数值技术，展示了潮湿环境中银铝合金（Ag-Al）二聚体涂覆石墨烯后的光学响应特性。研究考虑了该涂覆石墨烯的银铝合金非等效球形二聚体结构，其中等离子体耦合效应同时支持分别位于较长与较短波长区域的成键与反键模式。这些模式的协同作用形成了宽频共振光谱，其特性主要受涂覆合金二聚体间粒子间距的影响。当粒子间距减小时，共振波长呈现红移现象并伴随局部电场强度增强。该几何构型的研究结果为光伏与光子学领域应用提供了有力支撑。
关键词： 表面等离子体、湿度、石墨烯、二聚体、银铝合金
更新于2025-09-23 02:47:34
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砷化镓在表面等离子体激元-声子极化激元频率下的热激励太赫兹辐射发射
摘要： 研究了导电n型GaAs/空气界面的太赫兹辐射反射、吸收和发射光谱。通过实验探究了热激发表面等离子体激元-声子（SPP）极化子振荡对高电导率GaAs抛光板（电子密度n=7×101? cm?3和4×101? cm?3，厚度350微米）的太赫兹辐射反射、吸收及发射特性的影响。确定了表征受热晶格状态的热激发横光学声子、纵光学声子及SPP振荡频率。研究发现，受热的高掺杂界面层（GaAs/空气）会在SPP振荡的特定频率（7-8 THz和10-15 THz范围）发射太赫兹辐射。实验证实，GaAs/空气界面的热加热会增强入射太赫兹辐射的吸收，并观察到随着GaAs温度升高，SPP特征频率处的入射辐射反射率显著降低。
关键词： 表面等离子体-声子极化激元、黑体辐射、砷化镓、热激发太赫兹辐射发射
更新于2025-09-23 21:35:42