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第1章 绪论1

1.1 表面等离激元光学概述1

1.2 金属纳米结构的近远场特性及其调控3

1.2.1 金属纳米结构的近远场光学特性3

1.2.2 表面等离激元模式杂化原理6

1.2.3 表面等离激元纳米结构中的法诺共振10

1.2.4 多尺度金属纳米结构中的级联场增强11

1.2.5 本节小结13

1.3 金属纳米结构的加工技术15

1.4 研究问题和研究方案19

1.5 本文的主要研究内容20

第2章 M面型光栅中LSPR模式杂化构筑级联场增强23

2.1 多尺度M面型光栅的理论建模和设计24

2.1.1 单个V型槽中的LSPR场增强26

2.1.2 M型多尺度结构中的LSPR场增强26

2.1.3 M光栅的几何面型变化对场局域的影响27

2.2 M面型光栅的制备29

2.2.1 M面型光栅的制备工艺流程30

2.2.2 多尺度结构的各向异性刻蚀过程和机理34

2.2.3 M面型光栅的制备质量保障37

2.3 M面型光栅场热点局域的实验表征40

2.4 M面型光栅用作SERS衬底的实验研究42

2.4.1 SERS检测样品的准备42

2.4.2 SERS信号的探测43

2.4.3 SERS增强因子估算44

2.4.4 对SERS检测浓度下限的实验分析45

2.5 本章小结46

第3章 金碗-金豆纳米天线阵列中LSPR与腔模式杂化构筑级联场增强47

3.1 研究背景48

3.2 多尺度PIC纳米天线阵列的理论建模和设计49

3.3 PIC纳米天线阵列中的法诺共振和级联场增强51

3.3.1 PIC阵列中的模式杂化和法诺共振51

3.3.2 PIC纳米结构中的级联场增强53

3.3.3 关键几何参数的变化对级联场增强效果的影响54

3.4 PIC纳米天线阵列的加工制备57

3.4.1 构型分析57

3.4.2 PIC阵列制备的工艺流程59

3.4.3 多尺度纳米结构加工中的关键工艺问题61

3.5 PIC阵列远场光谱特性的测量表征65

3.6 PIC阵列用作SERS衬底的实验研究66

3.6.1 待测样品制备和SERS信号探测66

3.6.2 SERS增强因子估算67

3.7 本章小结69

第4章 多尺度金属纳米结构制备中的关键工艺问题71

4.1 室温纳米压印中的关键工艺问题72

4.1.1 压印模板的制备72

4.1.2 室温压印光刻胶材料的选择74

4.1.3 室温纳米压印图形转移75

4.1.4 前烘温度对图形转移的影响76

4.1.5 保真性刻蚀技术78

4.2 多尺度纳米结构各向异性刻蚀中的关键工艺问题79

4.2.1 反应离子刻蚀的机理79

4.2.2 通过多参数可控各向异性刻蚀实现多尺度结构81

4.3 本章小结88

第5章 总结与展望89

5.1 论文工作总结89

5.2 创新性成果90

5.3 研究展望91

参考文献93

在学期间发表的学术论文与科研成果105

致谢109