二氧化钛纳米球的制备及其在可见光波段的共振特性研究

摘要

全介质纳米结构在可见光波段范围内支持独特的电磁谐振模式，在定向光散射和非线性光学响应等领域具有重要的应用前景，备受关注的高折射率硅的各种形貌的纳米结构已经成为该领域重要的基本组成单元，中折射率宽带隙的二氧化钛（TiO₂）纳米结构的折射率虚部在可见光波段接近0,极低的吸收特性会导致其比硅产生更强的散射。为此，利用飞秒激光诱导后向转移的方法制备尺寸不同的TiO₂纳米球，在可见光范围调控其尺寸依赖的谐振模式，基于Mie理论分析多极谐振模式，发现百纳米量级直径内TiO₂纳米球的磁偶极和电偶极特征峰展宽且重叠，使得二者之间存在模式耦合，且电偶极谐振模式变得不明显，而高阶磁四极谐振模式具有窄带宽的特点。数值模拟的场分布结果表明，磁四极谐振模式具有更强的局域场增强因子。尺寸依赖的谐振模式的调控可应用于纳米级尺度的显示和光子器件。

关键词

飞秒激光 / 二氧化钛 / 纳米球 / 谐振模式 / 局域场增强