PDF《基于介孔 TiO2 薄膜等离子体波导的拉曼光谱技术研究》

基于介孔TiO2 薄膜等离子体波导的拉曼光谱技术研究 万秀美 陈晨 范智博 逯丹凤 高然 祁志美 Raman spectroscopy based on plasmon waveguide prepared with mesoporous TiO2 thin film Wan Xiu-Mei Chen Chen Fan Zhi-Bo Lu Dan-Feng Gao Ran Qi Zhi-Mei 引用信息 Citation: Acta Physica Sinica, 65,

137801 (2016) DOI: 10.

7498/aps.65.137801 在线阅读View online: http://dx.doi.org/10.7498/aps.65.137801 当期内容View table of contents: http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/Y2016/V65/I13 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 界面自组装的金/氧化石墨烯复合材料的表面增强拉曼散射行为研究 Surface-enhanced Raman scattering of gold/graphene oxide composite materials fabricated by interface self-assembling 物理学报.2014, 63(10):

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094211 http://dx.doi.org/10.7498/aps.61.094211 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 65, No.

13 (2016)

137801 基于介孔TiO2薄膜等离子体波导的 拉曼光谱技术研究? 万秀美 陈晨 范智博 逯丹凤 高然 祁志美? (中国科学院电子学研究所, 传感技术国家重点实验室, 北京 100190) (

2016 年3月17 日收到;

2016 年4月18 日收到修改稿 ) 利用溶胶 -凝胶分子模板法在表面覆金的玻璃基底上制备

275 nm 厚的介孔二氧化钛 (TiO2) 薄膜, 形成 等离子体波导 (PW) 传感芯片. 利用菲涅耳公式拟合实验测得的导模共振波长, 得出 TiO2 薄膜的多孔度约为 0.589. 基于光学互易定理仿真分析了置于介孔导波层中的电偶极子的拉曼辐射角分布, 结果表明: 辐射到衬 底中的拉曼光包含沿导模共振角辐射的定向信号和辐射角小于全反射角的非定向信号;

前者需借助棱镜耦合 器才能被探测到, 后者可从芯片背面直接被探测到;

从导波层直接辐射到空气中的拉曼光称为背向信号, 它的 角分布呈发散式, 几乎不受棱镜耦合器影响;

定向信号的最大功率值远大于非定向信号和背向信号的相应值. 实验研究了吸附于介孔导波层中的结晶紫分子的拉曼光谱, 采用体光束激发方式探测到了定向、 非定向和背 向拉曼信号, 定向信号强度的最大值是非定向信号的

2 倍多, 在使用棱镜耦合器前后测得的背向信号强度几 乎不变. 关键词: 介孔薄膜等离子体波导, 背向拉曼, 定向拉曼, 棱镜耦合器 PACS: 78.67.Rb, 78.30.Cj, 78.40.Cq DOI: 10.7498/aps.65.137801

1 引言拉曼散射是一种非弹性散射, 体现分子的振动 或转动频率, 可以作为分子的指纹谱用于鉴别物质 成分、 测定物质含量以及鉴定晶体结构 [1?4] . 在过 去几十年间人们对高灵敏、 可控制的拉曼基底进 行了大量的探索研究, 其中最为常见的拉曼基底 是基于金属纳米结构局域电磁增强效应的表面增 强拉曼散射 (surface enhanced Raman scattering, SERS)基底 [5?13] , 但是由于其自身特点, 如贵金属 作为基底材料、 基底需纳米级粗糙化、 拉曼信号收 集效率低以及金属基底对分子拉曼信号产生干扰 等[14?18] , 常规 SERS 基底的应用在一定程度上受 到了限制. 等离子体波导(plasmon waveguide, PW)是一 种由金属薄膜作为缓冲层、 介质薄膜作为芯层的 光波导. 除了能够克服上述普通 SERS 基底存在 的缺点外, 基于 PW 的拉曼技术还拥有以下突出 优点. 首先激励光为 s 偏振 (电场方向垂直于入射 面) 和p偏振 (磁场方向垂直于入射面) 时均能产生 拉曼信号的增强从而得以分析待测分子的方向信 息等 [19,20] ;