非线性纳米金属螺旋锥探针

摘要

一种改进的能产生强纵向偏振电场和旋转电场的高灵敏度、高空间分辨率的非线性纳米金属螺旋锥探针。该探针由金属纳米锥结构和金属非线性螺旋结构复合构成，在之前调控效果最好的纳米金属螺旋锥探针中锥和螺旋结构3:1复合的基础上，引入螺旋结构非线性因子N(1<N<6)，仅通过改变非线性因子便可以实现对纳米聚焦场强度和偏振的调控，且强度均达4个数量级，纵向场分量均占总场的54.4％以上。本发明可用作原子力显微镜、扫描近场显微镜等扫描探针显微镜以及针尖增强拉曼光谱仪探针，对纳米传感、纳米光刻和纳米操纵等领域有重要的应用价值。

主权项

一种改进的能产生强纵向偏振电场和旋转电场的高灵敏度、高空间分辨率的非线性纳米金属螺旋锥探针，其特征在于该非线性纳米金属螺旋锥探针由金属纳米锥结构和金属非线性螺旋结构复合构成，该探针在柱状坐标系下的结构方程h(ρ,θ)为：由非线性螺旋结构表达式：可以得到对角度的偏导：其中：(1)式中系数3代表金属纳米锥的结构占3份，系数1代表金属非线性螺旋的结构占1份；ρ和θ是柱状坐标系下的半径和角度，0≤θ≤2π，0≤ρ≤R，h₀是预设的初始高度参数，R是底面半径，N是金属非线性螺旋结构的非线性因子，且为大于1小于6的正整数，h₀和R的大小均为纳米量级；当入射光垂直入射该非线性纳米金属螺旋锥探针底面时，表面等离激元沿着探针表面向顶端传播，在顶端形成纳米聚焦的高局域强场，且纳米聚焦电场的半宽仅为13个nm。