金纳米锥阵列与金薄膜耦合结构表面等离子体折射率传感研究

设计了基于SiO₂薄膜间隔的金纳米锥与金薄膜耦合结构表面等离子体共振折射率传感器。使用时域有限差分法研究了复合结构中的表面等离子体共振模式，复合结构不仅能够激发局域表面等离子体共振，也可激发传播表面等离子体共振。入射电磁波的能量部分通过单个金纳米锥耦合到局域表面等离子体，部分通过金纳米锥阵列二维光栅耦合到传播表面等离子体。在待测物折射率1.30～1.40的范围内，对复合结构的反射光谱进行了模拟研究，发现共振波长与分析物折射率呈线性关系，且由于局域和传播表面等离子体的高效激发，反射光谱共振峰处的反射率几乎为零。此外，在最优的金纳米锥几何参数下，传播表面等离子体共振模式的半高全宽非常窄，灵敏度和品质因数分别达到770 nm/RIU和113 RIU^-1，具有良好的折射率传感性能。所设计的复合结构作为表面等离子体共振传感器有望广泛应用于生物检测领域。