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研究生: 王俊元
Wang, Chun-Yuan
論文名稱: 以時域有限差分法研究金奈米顆粒對在消散場中之耦合現象
Finite-Difference Time-Domain Simulations of Supported Gold Plasmonic Dimers
指導教授: 果尚志
Gwo, Shangjr
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 86
中文關鍵詞: 表面電漿共振局域表面電漿共振時域有限差分法金奈米顆粒對消散場數值模擬
外文關鍵詞: surface plasmon resonance (SPR), local surface plasmon resonance (LSPR), finite-difference time-domain (FDTD), gold nanocrystal dimers, evanescent field, simulation
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  • 金屬奈米粒子在光波照射下,會產生感應電荷,此感應電荷的行為可用偶極矩(dipole)來表示,且當兩顆金奈米粒子夠近的話,使得近場增強型電場區域互相重疊時,將會出現電漿子耦合(plasmon coupling)現象,本論文主要探討金奈米粒子在消散場中的耦合現象。
    本論文以三維有限時域差分法(FDTD)作為工具,分析頻譜在不同偏振的消散場對金奈米粒子、金奈米對的耦合現象,並針對其共振模態進行討論與解釋。從模擬的結果可以知道,基板效應的影響非常大,且奈米粒子的形狀效應會隨它本身的大小而有不同。另一方面,我們發現全反射所產生的消散場,並不是均勻的電場,這種不均勻的特性,會影響次波長奈米結構的表面的電荷分佈,進而改變表面電漿子耦合的效應。


    第一章、序論------------------------------------------------------1 1.1前言-----------------------------------------------------------------1 第二章、文獻回顧與理論探討------------------------------3 2.1金屬粒子的表面電漿子模式--------------------------------3 2.2混成理論----------------------------------------------------------6 2.3 基板效應---------------------------------------------------------10 2.4 消散場(Evanescent Field)------------------------------------17 第三章、時域有限差分法[18]-------------------------------23 3.1 FDTD演算法-----------------------------------------------------23 3.2 數值穩定性-----------------------------------------------------27 3.3 FDTD的基本架設與計算區域------------------------------28 3.4 完美匹配邊界---------------------------------------------------30 3.5 介電常數---------------------------------------------------------32 第四章、數值模擬結果與分析-------------------------------33 4.1 建立模型---------------------------------------------------------33 4.2 Single particle----------------------------------------------------36 4.2.1 入射光為P-polarization 激發一顆金顆粒-----------------36 4.2.2 入射光為s-polarization 激發一顆金顆粒-------------------42 4.3 Dimer------------------------------------------------------------53 4.3.1 入射光為p-polarization-------------------------------------------55 4.3.2 入射光為s-polarization-------------------------------------------60 第五章、討論 :消散場與均勻電場的差異-------------68 5.1 Single particle----------------------------------------------------68 5.2 Dimer---------------------------------------------------------------76 第六章、結論------------------------------------------------------84 參考文獻-------------------------------------------------------------------85

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