曾雪峰臺灣大學：光電工程學研究所鐘煒竣Chung, Wei-ChunWei-ChunChung2007-11-252018-07-052007-11-252018-07-052007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/50677表面電漿共振(surface plasmon resonance)現象發生於金屬與介電質的交界面，為金屬內之自由電子受入射光激發，產生集體式的偶極振盪。近年來，此現象正廣受各界領域學者所關注與研究。本論文即採用時域有限差分法(finite-difference time-domain method)，模擬探討二維奈米銀粒子在可見光波段照射下的表面電漿共振與侷域場增強現象。 時域有限差分法是將馬克斯威爾方程式(Maxwell’s equations)作差分離散化，並藉由蛙跳(leapfrog)方式，交互計算時間與空間中的電場與磁場場量。本論文分別探討單顆與多顆二維奈米銀粒子系統在不同的結構參數變化下，諸如：粒子半徑、間距、數目以及入射光角度等對表面電漿共振行為之影響，並藉由計算散射系統的散射截面積(total scattering cross section)，模擬求得奈米粒子之表面電漿共振波長。The optical properties of metal nanoparticles have long been of interest for scientists, beginning with Faraday’s investigations of colloidal gold in the middle 1800s. Recently, new lithographic techniques as well as improvements to classical wet chemistry methods have made it possible to synthesize noble metal nanoparticles with a wide range size, shapes and dielectric environments. In this thesis, we investigate the theory and simulation of plasmon resonances of interacting silver nanoparticles by employing the finite-difference time-domain method and Drude model. Discussion of the analytical and numerical methods for calculating total scattering cross section is included in this thesis; in addition, optical properties for various parameters are analyzed, such as different radius, separation distance and incident direction. While individual particle exhibit a single plasmon resonance, we observe a complex spectrum of resonances for interacting structures. It is found that the number and magnitude of the different resonances depend on the illumination angle and on the distance between the particles.口試委員會審定書 Ⅰ 誌謝 Ⅱ 中文摘要 Ⅲ 英文摘要 Ⅳ 目錄 Ⅴ 圖目錄 Ⅶ 第一章 序論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 本文內容 4 第二章 光與物質交互作用之基礎理論 5 2.1 光在光學介質中的傳遞 5 (a) 原子振盪子(atomic oscillators) 6 (b) 振動振盪子(vibrational oscillators) 9 (c) 自由電子振盪子(free electron oscillators) 9 2.2 電漿子共振(plasmon resonance) 10 (a) 表面電漿子(surface plasmon) 11 (b) 顆粒電漿子(particle plasmon) 12 第三章 時域有限差分法 16 3.1 FDTD演算法 16 3.2 Courant穩定準則 22 3.3 總場/散射場(total-field/scattered-field, TF/SF) 23 3.4 吸收邊界條件(absorbing boundary condition, ABC) 27 3.5 輔助差分方程(auxiliary differential equation, ADE) 32 第四章 數值模擬結果與分析 35 4.1 單顆奈米銀圓柱系統 35 4.2 入射角度對兩顆奈米銀圓柱系統的影響 42 4.3 間距對兩顆奈米銀圓柱系統的影響 49 4.4 結構大小對兩顆奈米銀圓柱系統的影響 50 4.5 不對稱結構對兩顆奈米銀圓柱系統的影響 54 4.6 鏈數對多顆奈米銀圓柱系統的影響 57 第五章 結論與未來展望 62 5.1 結論 62 5.2 未來展望 63 參考文獻 641564588 bytesapplication/pdfen-US時域有限差分法表面電漿共振金屬奈米粒子Finite-difference time-domain methodSurface plasmon resonanceMetallic nanoparticlesthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/50677/1/ntu-96-R94941041-1.pdf