臺灣博碩士論文加值系統

金屬奈米粒子的表面電漿共振現象目前奈米光學中一個極熱門的研究課題，它的光學特性可以藉由改變奈米粒子的粒徑大小、形狀或組成、週遭的介電物質，或引進金屬膜等方式來操控。本論文將著重在金屬膜厚度的變化對於金屬奈米粒子表面電漿共振的影響。
本論文所使用的金屬奈米粒子為SPI提供之金奈米球（直徑約 ），金屬膜則是在石英（quartz）基板上濺鍍 、 、 、 、 五種不同的金膜厚度。將含有金奈米球的溶液滴在成長完的金膜上，即完成實驗所需之樣品。
本論文首先探討金奈米球及金薄膜本身的光學性質，之後再進一步探討上述「金奈米球－金薄膜」系統的光學性質。文中將分別探討兩種不同激發方式對此系統的影響：
一、 　　以白光45度入射角在稜鏡與樣品交界處發生全反射的方式，利用全反射產生的消散場來激發樣品。此法因可匹配產生金屬膜表面電漿共振（Surface Plasmon Polariton, SPP）所需之波向量，因此可同時激發金奈米球與金薄膜的共振模態。
二、 　　以白光大角度（約75度）入射方式直接激發樣品。此法無法激發出金屬膜的SPP，但可藉此探討金奈米球在金屬膜上產生鏡像電荷彼此耦合的情形。
實驗結果發現，在大尺寸金奈米球的情形之下，以全反射方式激發時金奈米球隨厚度增加的變化趨勢只會隨著金屬膜的SPP趨勢變化，這代表在大尺寸下的金奈米球即使用全反射方式激發，也無法看到金奈米球與金薄膜兩者同時被激發。而以大角度方式激發時，我們看到不同於以往文獻記載的光學影像。利用模擬的方式，我們可以用多極矩的模態來解釋大尺寸金奈米球的特性，並成功對應實驗上所看到的光學影像。

第一章 序論 1
第二章 實驗原理與文獻回顧 2
2.1 金屬表面電漿共振 2
2.1.1 金屬平面上的表面電漿子模式[11][12] 2
2.1.2 有限厚度金屬薄板的表面電漿子模式[13] 10
2.1.3 金屬粒子的表面電漿子模式[11][12] 14
2.2 消散場 18
2.2.1 金屬平面上表面電漿子之消散場 18
2.2.2 兩介電物質之介面利用全反射產生之消散場[18] 19
2.3 「金屬奈米粒子－金屬薄膜」系統之文獻回顧 21
2.3.1 單一金屬奈米粒子之光學量測 22
2.3.2金屬奈米粒子與金屬薄膜之混成理論 28
第三章 樣品製備與實驗儀器架設 36
3.1 樣品製備 36
3.2 實驗儀器架設 38
3.2.1量測金薄膜吸收光譜之全反射實驗架設 39
3.2.2量測奈米粒子散射光譜之全反射實驗架設 40
3.2.3 量測奈米粒子散射光譜之大角度散射實驗架設 42
第四章 實驗內容與結果分析 44
4.1 單純金薄膜之吸收光譜 44
4.2 單純金奈米粒子在石英基板上的散射光譜 49
4.2.1 以白光全反射方式激發之散射光譜 49
4.2.2 以白光大角度方式激發之散射光譜 51
4.3 以全反射方式激發金奈米粒子與金膜耦合之系統 52
4.3.1 全反射激發下偏振片與檢偏器作用之探討 53
4.3.2 金奈米粒子之散射光譜隨金膜厚度增加之變化 57
4.3.3 白光消散場與金膜SPP消散場之理論計算 64
4.3.4 大尺寸金奈米粒子在金膜上實驗結果分析 67
4.4 以大角度方式激發金奈米粒子與金膜耦合之系統 70
4.4.1 大角度散射激發下偏振片作用之探討 70
4.4.2 金奈米粒子之散射光譜隨金膜厚度增加之變化 72
4.4.3 大尺寸金奈米粒子之光學影像圖形分析 74
4.4.4 大尺寸金奈米粒子在金膜上之模擬結果與實驗分析 77
第五章 結論 81
參考文獻 82

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