超低折射率二氧化硅气凝胶的类空气等离激元
2019-03-16
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表面等离子体传感器件灵敏度的关键在于表面等离子体与传感介质的近场耦合。对于传感介质来说，低折射率的电介质可以支持高度穿透的表面等离子体瞬逝场，使其完全延伸到电介质中。气凝胶基底具有类空气的折射率n，其为超低折射率等离子体装置提供了尺寸上的改变。本文通过理论预期和实验观察到超低折射率气凝胶基板在74°处的角表面等离子共振倾角。另外，本文还在不同基底的情况下，证明了相对高灵敏度的表面等离子体共振波长为λ时，Δλ/Δn的变化。最后，将740nm周期的金属光栅印刷在气凝胶（n = 1.08）和聚二甲基硅氧烷（PDMS; n = 1.4）的基底上。观察光栅上的紫外-可见-近红外反射光谱，分别对气凝胶和PDMS基底产生740.2和655.9nm/RIU的灵敏度。并进行数值模拟以了解表面等离子体的近场，模拟结果与实验观察结果具有良好的相关共振。本文研究结果表明当使用低折射率衬底时，观察到由于表面等离激元的激发引起的近场更受限制并且能更深地穿透到传感介质中。
a）银包覆二氧化硅气凝胶结构的制造方法；b）具有气凝胶的局部等离子体传感器的制造流程图。
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