郑钧升,刘璐芳,潘陈馨钰,郭 欣,童利民，王 攀

(浙江大学光电科学与工程学院，现代光学仪器国家重点实验室，杭州 310027)

0 引 言

表面等离激元是一种存在于金属(或掺杂半导体)-介质界面的电磁极化和振荡现象[1-3]，分为传导型表面等离极化激元(surface plasmon polariton, SPP)和局域型表面等离激元共振(localized surface plasmon resonance, LSPR)两种类型。利用表面等离激元可以突破光学衍射极限将光场约束在亚波长范围内并获得增强的局域场，从而显著增强纳米尺度光与物质的相互作用。在过去十几年中，研究者们对表面等离激元进行了广泛且深入的研究，已经发展出基于表面等离激元的波导[4-6]、超快调制[7-11]、探测[12-13]、生化传感[14-15]、纳米激光器[16-18]以及非线性光学[19-20]等一系列重要应用方向，并不断获得突破性进展。表面等离激元的产生一般采用受衍射极限限制的光学激发方式[1,21-24]。对于传导型SPP结构，为了实现光子和SPP的波矢匹配，通常需要棱镜、光栅、近场探针等大尺寸光学元件的辅助[1,21-22]；而对于单个LSPR纳米结构的激发，通常采用基于显微镜系统的暗场散射方式[23-24]。这些激发方式不仅使得器件整体结构庞大同时也引入较强的背景噪声，极大地限制了等离激元器件的小型化及片上高密度集成，也阻碍了等离激元器件和微纳电子器件间的有效结合。因此，亟须发展一种高效且紧凑的等离激元电激发技术。早在1957年， Ritchie[25]在理论上提出利用高能电子可以直接激发金属纳米结构中的表面等离激元响应。随后，研究者们基于电子显微镜系统利用高能电子束(～30 keV)分别实现了SPP[26-27]和LSPR[28]的激发。……