本發明涉及等離激元誘導透明，特別是一種可實現寬帶等離激元誘導透明窗口的納米棒聚合結構。

背景技術：

光場可激發金屬納米結構的局域表面等離激元共振現象(localizedsurfaceplasmonresonance,lspr)，通過合理設計微納結構，可以在微納尺寸實現對光信號在的操控。各個等離激元振蕩模式的雜化可以實現對光波共振頻率的調節，從而可應用于生物傳感、波導、增強拉曼散射等眾多光電子器件。其中，等離激元誘導透明(plasmon-inducedtransparency,pit)類似于原子系統中的電磁感應透明(electromagnetic-inducedtransparency,eit)現象，已經通過金屬納米結構實現。pit是通過激發光、暗態磁表面等離激元(magneticsurfaceplasmon,msp)分別與明態局域表面等離激元(localizedsurfaceplasmon,lsp)之間的耦合產生的。這兩個躍遷路徑間具有量子干涉相消效應，從而使得金屬納米結構表現出零吸收現象。這一物理現象可在光開關、慢光裝置等諸多方面有重要作用。

目前，諸多可實現等離激元誘導透明現象的金屬納米結構已被報道。以納米柱、納米棒聚合結構為代表，比如納米棒二聚體(公開號：cn104061997a)、納米棒三聚體(公開號：cn104634437a)等，均可在可見光與近紅外波段實現等離激元誘導透明窗口。但大多納米結構的等離激元誘導透明窗口具有窄帶特性。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述存在問題，提供一種可實現寬帶等離激元誘導透明窗口的納米棒聚合結構，可在可見光與近紅外波段實現寬帶的等離激元誘導透明窗口，這一特性可應用于光開關、慢光裝置等領域。

本發明的技術方案：

一種可實現寬帶等離激元誘導透明窗口的納米棒聚合結構，采用金屬-絕緣體-金屬(metal-insulator-metal,mim)型納米棒聚合結構，上層金屬為邊對邊排列的金納米棒二聚體；下層金屬為金納米棒；兩層納米棒之間為二氧化硅絕緣層；從而構成了可實現寬帶等離激元誘導透明窗口的mim型納米棒聚合結構。

所述上層金屬的金納米棒二聚體中，納米棒的長度為240nm、寬度均為60nm、厚度為20nm，兩個納米棒間隔為10nm；下層金納米棒的長度為240nm、寬度為130nm、厚度為20nm；二氧化硅絕緣層的長度為240nm、寬度為130nm、厚度為10nm。

本發明的工作機理：

通過納米棒間形成的多個電流環，得到多個磁表面等離激元暗態模式(msps)，且各個msps具有接近的共振波長。激發光、各個msps分別與明態局域表面等離激元(lsp)之間的耦合并干涉抵消，從而在可見光與近紅外波段內實現寬帶的等離激元誘導透明窗口。

本發明的有益效果是：

本發明所提出的金屬-絕緣體-金屬型納米棒聚合結構，可在可見光與近紅外波段實現寬帶的等離激元誘導透明窗口。這一特性可應用于光開關、慢光裝置等領域。

附圖說明

圖1為納米棒聚合結構示意圖。

圖2為yz平面納米棒聚合結構示意圖。

圖3為納米棒聚合結構的消光譜。

圖中：1.上層金屬2.下層金屬3.二氧化硅絕緣層。

具體實施方式

實施例：

一種可實現寬帶等離激元誘導透明窗口的納米棒聚合結構，如圖1、2所示，上層金屬1為邊對邊排列的金納米棒二聚體，納米棒的長度均為240nm、寬度均為60nm、厚度為20nm、兩個納米棒間隔為10nm；下層金屬2為金納米棒，納米棒的長度為240nm、寬度為130nm、厚度為20nm；兩層納米棒之間為二氧化硅絕緣層3，長度為240nm、寬度為130nm、厚度為10nm。

實際制備過程中，考慮其可操作性，可利用二氧化硅透明介質為基底，納米棒聚合結構在基底上呈現平面上的周期性排列。

入射光垂直照射至mim型納米棒聚合結構上，電場方向分布平行于納米棒的短軸。

圖3為納米棒聚合結構的消光譜。圖中顯示：在700nm-830nm波段中，納米棒結構的消光在5％以下，即透射率達95％以上。這與通常的等離激元誘導透明窗口相比，具有明顯的寬帶性。

對700nm-830nm波段納米棒聚合結構的電磁場、電荷分布進行分析，發現其寬帶等離激元誘導透明窗口是由激發光及多個具有相近共振波長的磁表面等離激元暗態模式(msps)共同與納米結構的局域表面等離激元(lsp)明態模式的干涉抵消產生的。

分別對透明窗口內730nm和780nm波長進行電磁場和電荷分布分析。在730nm和780nm處，上層和下層au納米棒電荷均呈現反向分布，但下層納米棒為lsp六極或八極分布，從而在絕緣層中出現小強度磁共振。但是，上層納米棒二聚體中均形成了環形電流，從而出現了明顯強度的磁表面等離激元暗態模式(msps)，尤其是在二個納米棒的相鄰處，且730nm和780nm處的msps相位相反。其中780nm處msp的出現取決于上層納米棒的小間隔10nm所引起的棒間耦合。所以，納米棒聚合結構700nm-830nm波段的透明窗口，是上層納米棒二聚體msps、絕緣層中磁共振、入射光與底層lsp多極模式共同作用的結果。

技術特征：

技術總結
一種可實現寬帶等離激元誘導透明窗口的納米棒聚合結構，采用金屬?絕緣體?金屬(MIM)型納米棒聚合結構，上層金屬為邊對邊排列的金納米棒二聚體；下層金屬為金納米棒；兩層納米棒之間為二氧化硅絕緣層；從而構成了可實現寬帶等離激元誘導透明窗口的MIM型納米棒聚合結構。本發明的有益效果是：本發明所提出的金屬?絕緣體?金屬型納米棒聚合結構，可在可見光與近紅外波段實現寬帶的等離激元誘導透明窗口，這一特性可應用于光開關、慢光裝置等領域。

技術研發人員：劉菲;張楷亮;任廣軍;薛力芳
受保護的技術使用者：天津理工大學
技術研發日：2017.05.05
技術公布日：2017.10.03