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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 郭光宇(Guan-Gyu Guo) | |
| dc.contributor.author | Hung-Ting Chen | en |
| dc.contributor.author | 陳竑廷 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2021-06-13T03:15:17Z | - |
| dc.date.available | 2012-01-01 | |
| dc.date.copyright | 2011-08-11 | |
| dc.date.issued | 2011 | |
| dc.date.submitted | 2011-07-29 | |
| dc.identifier.citation | [1]. S. A. Maier, “Plasmonics: Fundamentals and Applications”, Springer (2007)
[2]. 邱國斌、蔡定平，物理雙月刊28卷第2期，pp.472-485 (2006) [3]. 吳民耀、劉威志，物理雙月刊28卷第2期，pp.486-496 (2006) [4]. R. W. Wood, Philos. Mag. 4, 396 (1902) [5]. U. Fano, J. Opt. Soc. Am. 31, 213 (1941) [6]. R. H. Ritchie, Phys. Rev. 106,874 (1957) [7]. E. A. Stern, and R. A. Ferrell, Phys. Rev. 120,130 (1960) [8]. G. Mie, Ann. Phys. 25, 377 (1908) [9]. A. Otto, Zeitshrift fur Physik 216, 398 (1968) [10]. J. P. Kottmann, and O. J. F. Martin, “Plasmon resonant coupling in metallic nanowires,” Opt. Express 8, 655-663 (2001) [11]. A. Manjavacas and F. J. Garcı’a de Abajo, “Robust Plasmon waveguides in strongly interacting nanowire arrays,” Nano Letters Vol.9, No.4,1285-1289 (2009) [12]. W. Cai, L. Wang, X. Zhang, J. Xu, and F. J. Garcı’a de Abajo, “Controllable excitation of gap plasmons by electron beams in metallic nanowire pairs,”Phys. Rev. B. 82, 125454 (2010) [13]. M.V. K Chari, S.J. Salon, 'Numerical Methods in Electromagnetism', Academic Press(2000) [14]. J. Jing, 'The Finite Element Method in Electromagnetics', John Wiley& Sons (2002) [15]. W. Cai, R. Sainidou, J. Xu, A. Polman, and F. J. Garcı’a de Abajo, “Efficient generation of propagating plasmons by electron beams,” Nano Letters Vol.9, No.3, 1176-1181 ( 2009) [16]. A. Manjavacas and F. J. Garc’ıa de Abajo,”Coupling of gap plasmons in multi-wire waveguides,” Optics Express Vol.17, No.22, 19401-19413 (2009) [17]. H. Raether, Physics of Thin Film: Advances in Research and Development (1976). [18]. H. Raether, Surface Plasmon on Smooth and Rough Surface and on Grating, Springer-Verlag(1988) [19]. J. M. Pitarke, V. M. Silkin, E. V. Chulkov and P. M. Echenique, Rep. Prog. Phys. 70 (2007) [20]. W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature, Vol 424, 824-830 (2003) [21]. A. V. Zayatsa, I. I. Smolyaninovb, A. A. Maradudin, Physics Reports Vol 408,131-314 (2005) | |
| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/31585 | - |
| dc.description.abstract | 近年來，表面電漿極化子(Surface plasmon polaritons)的研究越來越熱門，它的相關應用也如火如荼地在發展，至於電腦模擬研究也是層出不窮。之前已有許多人對平板、圓球、單根圓柱等簡單體系做了詳細研究，至於比較複雜奈米體系之間的耦合效應，是如今的一大研究重點。我們使用有限元素法(FEM)來探討奈米金屬表面電漿極化子(SPPs)的色散關係，首先針對單一介面(空氣/金屬)、金屬薄板和單根無限長金屬圓柱做計算，利用我們使用的方法，得到和解析解一致的結果，確定我們方法的可靠性，再來，對雙根無限長金屬圓柱其表面電漿模態的SPP色散關係作探討，給出電場和電荷分布等詳細分析。對於單根圓柱，其色散關係展示出兩種模態，由電荷分布可明顯區別出這兩種。但對於雙根圓柱，倆者之間的模態會互相耦合，進而產生出新的混合模態，故我們對此進行深入的探討，分析整理出這些新的模態。 | zh_TW |
| dc.description.abstract | Surface plasmon polaritons (SPP) are electromagnetic eigen-excitations coupled with charge oscillations at the metal-dielectric surface, which has been applied in optical imaging, bio- and chemical- sensors, enhanced Raman and nonlinear optics effect, etc by favor of its sub-wavelength and local field enhancement effects. People have studied surface plasmon modes in single metallic nanostructure, including sphere, ellipsoid, cylinder, etc. Now the coupling effects between nanostructures become a new hot topic since they will give rise to fascinating properties. Here we will focus on the dispersion of propagating surface plasmon modes in periodic metallic nanostructures. Our approach is the eigenmode analysis based upon the finite element method (FEM), and can be applied to 2D/3D dispersive, anisotropic, and arbitrary shaped nanostructures. | en |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-13T03:15:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-100-R98245014-1.pdf: 7942783 bytes, checksum: 62077af1262daa087eb13eed759b9674 (MD5) Previous issue date: 2011 | en |
| dc.description.tableofcontents | 目錄
摘要 …………………………………………………………………………………I Abstract ……………………………………………………………………II 致謝 ………………………………………………………………………………III 目錄 …………………………………………………………………………………IV 圖目錄…………………………………………………………………………………V 第一章 緒論 ……………………………………………………………………………………1 1-1 前言 ....…………………………………………………………………………1 1-2 Comsol簡介 ……………………………………………………………………3 1-3 有限元素法(Finite Element Method) …………3 1-3-1 The Ritz Method ………………………………………………………4 1-3-2 有限元素法(FEM)的介紹 ………………………………………………5 1-4 本文內容 …………………………………………………………………………7 第二章 金屬表面電漿原理 ……………………………………………………………8 2-1 Drude model ………………………………………………………………………8 2-2 表面電漿 …………………………………………………………………………………9 2-2-1 單一介面金屬板之SPP色散關係 ………………………………..9 2-2-2 雙介面金屬薄板之SPP色散關係 ………………………………15 第三章 單一介面、金屬薄板、單圓柱之表面電漿模態研究 ………………...18 3-1 單一介面(空氣/金屬)平板 ………………………………………………18 3-2 有限厚度金屬薄板 ………………………………………………………..20 3-3 無限長單根圓柱 …………………………………………………………..25 第四章 雙根無限長金屬圓柱表面電漿模態研究 ……………………………...32 4-1 十個表面電漿模態 ………………………………………………………..33 4-2 總結 ………………………………………………………………………..56 參考文獻 ……………………………………………………………………………57 圖目錄 圖1-1 一支收藏於大英博物館的第四世紀羅馬酒杯，白光從外照射時酒杯為綠 色，當白光從內向外透射則杯呈現紅色 ………………..............................1 圖1-2 表面電漿子(Surface Plasmon)的電荷密度在金屬表面上發生集體式電 偶極振盪示意圖 ………………………………………..……………….….2 圖1-3 Comsol軟體的主畫面視窗 ……..…………………………………………3 圖1-4 Comsol軟體處理切割網格時的景象 ……………………………………..6 圖2-1 Drude model(忽略damping)金屬與空氣(灰線)或矽(黑線)組成的介面， 其SPP色散關係圖 …………………………………………..……………12圖2-2 空氣/金屬單一介面的表面電漿色散關係圖 ………………………..….13圖2-3 (a) 利用光柵耦合激發表面電漿 (b) 利用消逝波全反射耦合激發表 面電漿 …………………………………………………………………..…14圖2-4 空氣/銀介面(黑線)和矽/銀介面(灰線)的SPP色散曲線圖，由於damping ，造成傳播動量為有限值 ………………………………………………..14圖2-5 銀金屬薄板在空氣介質中 的色散關係圖，夾在 的 那條線是代表空氣/銀單一介面的色散曲線，此圖的金屬都是採用Dude model並忽略damping ………………………………………………….....17 圖2-6 有限厚度金屬薄板之耦合表面電漿共振模態的電荷分布 ……..……...17 圖3-1 單一介面的色散關係圖，黑圈代表由FEM算得之數據點，紅線代表解 析解 ……………………………………………………………………..…19圖3-2 (a) 單一介面在表面電漿共振頻率400THz時的磁場分布 ……..…….19 (b) 單一介面在表面電漿共振頻率400THz時的磁場分布和電場箭頭 .20圖3-3 金薄板厚度10奈米之色散關係圖，圈圈代表FEM模擬的數據點，各 顏色線代表由解析解得到的數據 …………………………………..……21 圖3-4 金屬薄版在表面電漿共振頻率442THz時的磁場分布和電場線箭頭 ...21圖3-5 (a) 金屬板厚度100nm時，其兩種模態的比較 ….................................22 (b) 金屬板厚度50nm時，其兩種模態的比較 ………………………....23 (c) 金屬板厚度10nm時，其兩種模態的比較 ………………………....23 (d) 單一介面(金屬板厚度無限)時，其唯一的模態 ………………..…24 (e) 金屬板厚度10nm時，使用FEM(圖中黑圈)和解析解做比較 ….....24圖3-6 單一無限長圓柱(Au)的表面電漿色散關係圖 ……………………….....25圖3-7 單一無限長圓柱(Au)的表面電漿色散關係圖，圖中紅點是我們模擬m=0 模態的數點 …………………………………………………………………26 圖3-8 單一無限長圓柱(Au)，m=0模態的電場分布圖 ………………………26 圖3-9 單一無限長圓柱(Au)，m=0模態的y-z平面的電場分布圖 ……..…..27圖3-10 單一無限長圓柱(Au)，m=0模態的表面電荷分布圖 ………………....27圖3-11 單一無限長圓柱(Au)，m=0模態x-y平面的表面電荷分布圖加上電場 線頭 …………………………………………………………………......28圖3-12 單一無限長圓柱(Au)的表面電漿色散關係圖，圖中藍點是我們模擬 m= 1模態的數點 ……………………………………………………....29圖3-13 單一無限長圓柱(Au)，m= 1模態的電場分布圖 …………………….29圖3-14 單一無限長圓柱(Au)，m= 1模態y-z平面的電場分布圖 ………….30圖3-15 m=0(左圖)和m= 1(右圖)圓柱外電場強度沿著y軸方向的衰減比較.30圖3-16 單一無限長圓柱(Au)，m= 1模態的表面電荷分布圖 ……………….31圖4-1 雙根無限長奈米圓柱其表面電漿模態的色散關係 ……………...……32 圖4-2 雙根無限長奈米圓柱其表面電漿模態的色散關係 ……………...…....32 圖4-3 我們的結構，雙根無限長銀圓柱，半徑100nm，在Si 環境下 …..33 圖4-4 mode1的色散曲線，綠色數據點是使用FEM …………………………..33 圖4-5 (a)mode1的電場分布圖，(b)從y-z平面看mode1的電場分布圖 …34 圖4-6 從x-y平面看mode1的y方向電場分布加電場線箭頭 ……………...35 圖4-7 mode1的表面電荷分布，左右兩圖是從不同角度看 …………………35 圖4-8 mode2-1的色散關係圖，綠色數據點是使用FEM …………………….36 圖4-9 從y-z平面看mode2-1的電場分布 …………………………………...36 圖4-10 mode2-1表面電荷分布和y方向電場箭頭 ……………………………37 圖4-11 從x-y平面看其y方向的電場分布 …………………………………...37 圖4-12 mode2-2的色散關係圖，綠色數據點是使用FEM ……………………..38 圖4-13 從y-z平面看mode2-2的電場分布 …………………………………...38 圖4-14 mode2-2表面電荷分布 …………………………………………………39 圖4-15 從x-y平面看其y方向的電場分布 …………………………………...40 圖4-16 mode2-1和mode2-2的色散曲線比較 …………………………………40 圖4-17 mode3-1的色散關係圖，綠色數據點是使用FEM ……………………..41 圖4-18 從y-z平面看mode3-1的電場分布 …………………………………...41 圖4-19 mode3-1的表面電荷分布 ………………………………………………42 圖4-20 x-z平面上mode3-1的z方向電場分布 ………………………………42 圖4-21 mode3-2的色散關係圖，綠色數據點是使用FEM ……………………..43 圖4-22 從y-z平面看mode3-2的電場分布 …………………………………...43 圖4-23 mode3-2的表面電荷分布 ………………………………………………44 圖4-24 x-z平面上mode3-2的z方向電場分布 ………………………………44 圖4-25 mode3-1和mode3-2的色散曲線比較 …………………………………45 圖4-26 左圖是把圖4-25倆模態色散曲線交叉的地方放大來看，右圖是文 章中的圖，可明顯看到在柱間隔10nm下，mode3-1和mode3-2有 明顯的交叉 ………………………………………………………………45 圖4-27 mode4的色散關係圖，綠色數據點是使用FEM ………………………..46 圖4-28 從y-z平面看mode4的電場分布 ……………………………………...47 圖4-29 mode4的表面電荷分布 …………………………………………………47 圖4-30 mode5-1的色散關係圖，綠色數據點是使用FEM ……………………..48 圖4-31 從y-z平面看mode5-1的電場分布 …………………………………...48 圖4-32 mode5-1的表面電荷分布 ………………………………………………49 圖4-33 x-y平面上mode5-1的表面電荷分布 …………………………………49 圖4-34 mode5-2的色散關係圖，綠色數據點是使用FEM ……………………..50 圖4-35 從y-z平面看mode5-2的電場分布 …………………………………...50 圖4-36 mode5-2的表面電荷分布 ………………………………………………51 圖4-37 x-y平面上mode5-2的表面電荷分布 …………………………………51 圖4-38 y-z剖面示意圖，兩柱間的中心處電場互相抵消 ……………………52 圖4-39 mode5-3的色散關係圖，綠色數據點是使用FEM ……………………..52 圖4-40 從y-z平面看mode5-3的電場分布 …………………………………...53 圖4-41 x-y平面上mode5-3的表面電荷分布 …………………………………53 圖4-42 mode5-1、mode5-2、mode5-3的色散曲線比較 ………………………54 圖4-43 mode6的色散關係圖，星星數據點是使用FEM ………………………..55 圖4-44 y-z平面上mode6的電場分布 …………………………………………55 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.title | 金屬奈米體系之表面電漿模態色散研究 | zh_TW |
| dc.title | Dispersion of Surface Plasmon Mode in Metallic Nano-structures | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 99-2 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 朱明文(Ming-Wen Zhu),梁培德(Pui-Tak Leung),陳瑞琳(Rui-Lin Chen) | |
| dc.subject.keyword | 表面電漿,色散, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | FEM,COMSOL,SPP,Surface Plasmon, | en |
| dc.relation.page | 57 | |
| dc.rights.note | 有償授權 | |
| dc.date.accepted | 2011-07-29 | |
| dc.contributor.author-college | 理學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 應用物理所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 應用物理研究所 | |
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