电子能量损失谱探测银纳米棒与介质层强耦合的数值模拟

表面等离激元与量子发射体间的强耦合现象通常通过散射、吸收以及荧光等远场光谱探测方法进行研究.利用高度聚焦的电子束,电子能量损失谱能够实现亚纳米尺度的局域探测,可以更加有效地研究强耦合现象.本文在理论上分别模拟了银纳米棒、介质材料以及介质层包裹银纳米棒复合结构的电子能量损失谱.得到了可以与实验结果比拟的银纳米棒表面等离激元的电子能量损失谱.在上述复合结构的电子能量损失谱中观察到了谱峰的拉比劈裂,探究了银纳米棒尺寸对拉比劈裂的影响.分别在红外、可见光波段讨论了介质层的元激发与银纳米棒偶极辐射及高阶非辐射表面等离激元模式间的强耦合现象,从损失谱的空间分布成像角度探讨了强耦合引起的杂化等离激子(plexciton)的形成.本研究对强耦合现象的进一步实验和理论研究具有指导意义.     

电子束诱导的纳米颗粒表面等离激元激发模拟

本文基于离散偶极子近似方法,发展出了一套计算任意纳米结构材料的电子能量损失谱的方法和程序. 模拟了在单个银纳米颗粒附近不同入射位置下的电子能量损失谱,其计算结果与实验能谱非常吻合. 虽然离散偶极子近似法早在很多年前就已经被应用到处理外加光场激发的情形,但这套方法才真正提供了一个研究电子束诱导金属纳米颗粒局域表面等离激元激发的计算工具.     

电子束诱导的纳米颗粒表面等离激元激发模拟（英文）

本文基于离散偶极子近似方法,发展出了一套计算任意纳米结构材料的电子能量损失谱的方法和程序.模拟了在单个银纳米颗粒附近不同入射位置下的电子能量损失谱,其计算结果与实验能谱非常吻合.虽然离散偶极子近似法早在很多年前就已经被应用到处理外加光场激发的情形,但这套方法才真正提供了一个研究电子束诱导金属纳米颗粒局域表面等离激元激发的计算工具.     

阴极荧光在表面等离激元研究领域的应用

表面等离激元以其独特的光学性质广泛应用于纳米尺度的局域电磁场增强、超高分辨成像及微弱光电探测.阴极荧光是电子与物质相互作用而产生的光学响应,利用电子束激发金属纳米结构能够实现局域等离激元共振,并在亚波长尺度实现对共振模式的调控,具有超高空间分辨的成像特点.阴极荧光探测通常结合扫描电子显微镜或透射电子显微镜而实现,目前己被应用于表面等离激元的探测及共振模式的分析.本文从阴极荧光物理机理出发,综述了单一金属纳米结构和金属耦合结构的等离激元共振模式阴极荧光研究进展,并总结了阴极荧光与角分辨、时间分辨以及电子能量损失谱等关键技术相结合的应用,进一步分析了其面临的关键问题,最后展望了阴极荧光等离激元研究方向.     

表面等离激元纳米聚焦研究进展

表面等离激元是束缚于金属纳米结构表面的电磁模式,具有突破光学衍射极限和局域场增强等特点.当表面等离激元沿一维锥形纳米结构表面传播时,由于纳米聚焦效应,使得等离激元能量汇聚于锥形结构的纳米尖端,从而在该位置产生巨大的局域场增强.这一现象为电磁场能量在纳米尺度的定向输送提供了十分有效的路径,在分子光谱增强及传感领域得到广泛的应用.本文对近年来表面等离激元纳米聚焦在纳米光子学领域的研究进展进行了综述,并展望了这一领域未来的发展方向.     

基于表面等离子激元波导透射性能的环形滤波器设计

当前对表面等离子体激元(SPP)耦合性能及其传播的研究已成为这一领域急需改进的课题。为了进一步使SPP纳米器件成为可能,利用SPP波导结构设计了一种表面等离子体激元环形滤波器,建立了SPP波导结构传输模型和金属光栅SPP传输模型。透射率仿真分析表明,透射率会随着金属薄膜厚度的变化而变化,当金属薄膜厚度降低时,透射带宽会明显变窄,且透射的峰值也会降低。滤波器结构仿真结果表明,滤波器具有很强的消光效果,在具有有效谐振频率的同时可以更好地实现阻碍非谐振频率。该研究对纳米等离子激元器件的实际应用具有一定的理论和实际意义。     

用可调探测深度电子能量损失谱与俄歇电子能谱研究Pb/Ni(001)界面

本工作用可调探测深度电子能量损失谱(ELS)与俄歇电子能谱(AES)研究Pb在Ni(001)表面的生长过程。发现Pb是一层一层地在表面生长的,即按Franck-van der Merwe(F-M)模式生长。当Pb的覆盖度大于1单层(ML)时,Pb的6s能带对应的电子能量损失峰开始出现,当Pb的覆盖度为3ML时,Pb的体等离激元的损失峰已相当明显。在Pb的蒸镀过程及随后的整个退火过程中,Pb的体等离激元峰,6s能带峰和Ni的3p能带峰的峰位与峰宽均保持与纯金属相同的值,也没有出现新的体等离激元峰。由此说明P     

基于厚金属狭缝阵列的表面等离子激元光刻

提出一种利用厚金属狭缝阵列耦合激发表面等离子激元制作非周期图形的纳米光刻模型.采用时域有限差分电磁场模拟仿真软件研究了厚金属狭缝阵列中表面等离子激元的激发、模式选择以及光刻胶中的光场分布.结果表明,通过优化厚金属狭缝阵列结构参量和匹配介质参量可有效抑制表面等离子激元在光栅狭缝出口处的发散,增加表面等离子激元的穿透深度,可获得高分辨率的较大曝光深度的周期和非周期纳米图形,可为纳米激光直写技术提供有益的借鉴.     

异质结线性吸收谱中的等离激元效应

将染料分子与半导体表面所组成的异质结与金属纳米粒子的耦合系统作为研究对象,考虑分子的振动态,在偶极-偶极近似下研究其线性吸收谱及相关的电荷转移动力学过程. 对金属纳米粒子作用下吸收谱变宽及相关的电子转移增强过程作了仔细的分析和讨论,理论分析了金属钠米粒子的表面等离激元对异质结中超快电子转移的影响. 关键词： 金属纳米粒子 等离激元 异质结电荷转移     

截面形状对快电子激发纳米双线表面等离激元的影响

采用边界元方法研究了快电子在金属纳米双线中激发间隙表面等离激元(SPP)的性质,比较了在不同横截面形状(包括圆形、尖劈形和不规则形状)下电子所激发SPP的不同.研究表明:在以上波导结构中,快电子都能激发具有较长传播距离和较好局域性的低阶单级-单级耦合的间隙等离激元模式;同时通过对波导无量纲价值参数的比较,发现快电子在纳米双线中激发间隙等离激元对双线波导的横截面形状要求不高,横截面形状真正影响的是高阶等离激元模式的激发,而且快电子在截面形状为尖劈的双线波导中能激发局域性更强的间隙SPP.该研究将对实验中利用 关键词： 表面等离激元 间隙模式 金属纳米波导     

液晶环境下金纳米柱的表面等离子体特性研究

为了有效研究液晶环境对金属纳米结构表面等离子体的调制作用,基于时域有限差分方法,对液晶环境下金纳米柱结构进行了建模,上下边界采用完全吸收边界条件,四周为周期边界条件.数值模拟了液晶厚度、倾角、光栅距离以及周期结构等参数对金纳米柱的消光特性的调制作用.分析结果表明:随着液晶光轴角度增加,谐振波长出现红移现象,且调制范围为40nm;光栅距离越大,金纳米柱之间的相互作用越弱,谐振波长越小;增加周期长度,谐振波长红移,且随着周期长度增加,次峰作用越明显.利用液晶光学性质可调节金属纳米结构的表面等离子体特性,结果对液晶环境中表面等离子体结构在新的光子器件等方面的研究提供了理论依据.     

Characteristic electron energy losses in germanium

The characteristic electron energy loss spectrum of germanium was studied in a transmission type experiment as a function of the changes in structure due to electron bombardment. The structure of the material was characterized by electron micrograph and diffraction techniques. The electron energy loss spectrum of germanium was studied up to 45 eV, and loss peaks were observed at 15.7 eV and 31.6 eV as well as a 6 eV carbon loss. The positions of the most intense characteristic energy loss peak at 15.7 eV and its first multiple were constant for a large variation in the lattice parameters for the individual films.     

新奇纳米结构SiO_x的自组织生长及其发光

采用化学气相沉积法,以纳米Mg2Si和SiO2的混合粉体作为硅源,在较低温度自组织生长了大量绳状SiOx新奇纳米结构。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对纳米结构进行了系统表征,并在室温观测到了光致发光,其发光峰峰位在560nm附近,在此基础上对该纳米结构的生长机理进行了深入的讨论。     

Microwave-assisted synthesis of flower-like and leaf-like CuO nanostructures via room-temperature ionic liquids

Flower-like and leaf-like cupric oxide (CuO) single-crystal nanostructures have been successfully synthesized using ionic liquid 1-octyl-3-methylimidazolium trifluoroacetate ([Omim]TA) under the microwave-assisted approach. By controlling the concentration of [Omim]TA and reaction temperature, shape transformation of CuO nanostructures could be achieved in a short period of time. The results indicate that ionic liquid [Omim]TA plays an important role in the formation of different morphologies of CuO crystals. The crystal structure and morphology of products were characterized by X-ray powder diffraction (XRD), infrared spectrum (IR), scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and selected-area electron diffraction (SAED). A possible mechanism for CuO nanostructure was proposed. In addition, UV-vis spectroscopy was employed to estimate the band gap energies of CuO crystals.     

Au表面等离子体激元激发的扫描探针电子能谱

结合扫描隧道显微镜（STM）与电子能谱仪是实现表面微区元素分析的途径之一．我们将环形电子能量分析器和三维扫描探针系统相结合,建立了一台扫描探针电子能谱仪(SPEES)．通过测量针尖近场发射束流激发的Au表面能量损失谱,我们用研究了Au原子的等离子体激元激发现象．进一步通过改变针尖－样品距离,我们研究了Au等离子体激元峰与弹性散射峰的强度比随针尖－样品距离变化的关系．研究结果发现该强度比与针尖－样品距离的关系并不是单调变化,而是在一个特定位置存在极大．     

晶粒尺寸对1 MeV电子在金属Ni中能量沉积的影响

采用脉冲电沉积方法制备出高致密、高质量的纳米晶Ni, 并对其密度、组织成分和微观结构进行了表征. 利用高能粒子加速器产生的1 MeV高能电子为辐照源, 研究高能电子在纳米晶Ni和常规粗晶Ni中的能量损失. 通过辐照过程中放置的吸收剂量片来准确表征其电子的能量沉积. 结果表明, 晶粒尺寸对高能电子在材料中的能量沉积有明显的影响, 1 MeV电子在穿过一定厚度的金属Ni后, 在晶粒尺寸细小的纳米晶Ni中测得总的吸收剂量较大, 证明了高能电子在纳米材料中的总能量沉积较小, 从而表现出纳米材料抗辐照的优异性能. 关键词： 高能电子 纳米金属 辐射损伤     

固壁加热的分子动力学模拟研究

本文应用分子动力学模拟方法,讨论了NVE系综中不同初始晶格类型对模拟系统平衡温度和截断半径对模拟系统平衡总能的影响.建立了一种新的固壁加热模型,模拟研究了由铂组成固壁对流体氩快速加热过程.在本文的模拟条件下,由于固壁与液体之间的快速加热作用,固壁与液体之间产生的蒸汽推动液体向上移动,可以明显地观察到Leidenfrost现象的产生.     

真空磁绝缘传输线损失电子模拟

真空磁绝缘传输线建立磁绝缘状态的初始阶段,损失电子轰击阳极,发生轫致辐射。针对自限制流同轴圆筒模型,通过粒子模拟获得了损失前沿在能量传输方向的推进速度、电子到达阳极时的能谱和角分布情况,在此基础上采用蒙特卡罗方法模拟得到了轫致辐射所产生的X射线能谱。数值计算结果表明:电磁波损失前沿在能量传输方向的推进速度小于光速;损失前沿电子密度稳定。在自限制流磁绝缘传输线中,损失电子处在较宽的能量范围内,其电子偏移角度较小。建立了对应于同轴圆筒真空磁绝缘传输线的电子/光子输运模型,获得了损失电子轰击阳极产生的X射线能谱。     

真空磁绝缘传输线损失电子模拟

 真空磁绝缘传输线建立磁绝缘状态的初始阶段,损失电子轰击阳极,发生轫致辐射。针对自限制流同轴圆筒模型,通过粒子模拟获得了损失前沿在能量传输方向的推进速度、电子到达阳极时的能谱和角分布情况,在此基础上采用蒙特卡罗方法模拟得到了轫致辐射所产生的X射线能谱。数值计算结果表明:电磁波损失前沿在能量传输方向的推进速度小于光速;损失前沿电子密度稳定。在自限制流磁绝缘传输线中,损失电子处在较宽的能量范围内,其电子偏移角度较小。建立了对应于同轴圆筒真空磁绝缘传输线的电子/光子输运模型,获得了损失电子轰击阳极产生的X射线能谱。     

Characteristic energy loss spectra of copper crystals with surfaces described by LEED

Energy distributions of electrons back-scattered from copper (100) and (110) surfaces have been obtained for incident electron energies in the range 30 to 350 eV. The relations between optical measurements and the characteristic energy losses, as well as the effect of interband transitions on the bulk and surface plasmon frequencies in metals which do not have ideally free electron plasmas are discussed. By chemisorbing increasing amounts of oxygen on the clean surface, the surface plasmon loss peak was identified in the copper energy loss spectrum from its intensity dependence on the dielectric constant at the surface. This peak has been identified by previous authors as the bulk plasmon loss of a single s-electron plasma oscillation. Our identification of the surface plasmon loss peak implies that the d-electrons in copper do participate in the plasma oscillation and that the bulk plasmon frequency is shifted from its free electron value because of interband transitions.