刘　超， 汪发美, 吕靖薇, 顾雪平， 杨　琳, 牟海维

(东北石油大学 电子科学学院, 黑龙江 大庆 163318)



Ag-TiO2薄膜表面等离子体共振光谱特性研究*

刘超， 汪发美, 吕靖薇, 顾雪平， 杨琳, 牟海维

(东北石油大学 电子科学学院, 黑龙江 大庆 163318)

摘要:以拓宽Ag膜波长调制型表面等离子体共振(SPR)传感器的工作波长区间, 将TiO2膜沉积于Ag膜表面制成Ag-TiO2复合薄膜。利用数值计算方法对不同厚度Ag膜和Ag-TiO2复合膜波长调制型SPR光谱特性进行仿真研究。仿真结果表明:共振吸收峰显著依赖于Ag膜厚度；当保持Ag-TiO2复合膜厚度60 nm时，复合薄膜SPR波长随TiO2厚度的增大而向长波长方向移动，发现红移; 与60 nm厚Ag膜共振波长相比，12 nm厚TiO2与48 nm厚Ag组成的复合膜共振波长红移超过200 nm。

关键词:表面等离子体共振； 共振波长； 红移

0引言

表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR) 是光与金属表面电子疏密波相互作用所产生的一种奇特光学现象。因其对外界介质折射率的微小变化极其敏感且易于微型化的优点，在生物医学、环境污染、食品安全等方面展现出巨大应用潜力，受到国际传感技术与纳米光子学领域科研人员的密切关注[1～4]。目前，SPR传感结构主要有角度调制型[5]、波长调制型[6]和相位调制型[7]三类。绝大多数SPR传感器均采用金属薄膜(如Au,Ag等)作为表面等离子体波的激发载体。其中，由于基于Ag薄膜的SPR具有更高的灵敏度而受到关注。然而，这类贵金属SPR现象的激发均发生在500 nm可见光波段，存在工作波长范围偏窄和使用贵金属而导致的成本过高等问题[8]。

基于上述考虑，本文采用数值方法研究波长调制型Ag-TiO2复合膜SPR传感器的光谱特性，设计优化复合薄膜结构，为拓宽SPR传感器的共振波长范围提供理论指导。……