表面等离子体共振是金属表面自由电子和光子相互作用而形成的一种特殊光学现象。通过调整金属纳米结构的尺寸、形状和组装方式等,可以有效地调节表面等离子体共振峰位,使其满足我们的需求。所以近年来,金属纳米结构的表面等离子体光学在光催化、光学传感、生物标记、医学成像、太阳能电池,以及表面增强拉曼光谱等领域都有广泛的应用前景。由于微纳结构制备工艺的限制,现有的工艺很难实现既经济又高效的深亚波长等离子共振结构。基于此,本论文结合100晶体硅的各向异性腐蚀特性,设计了一款底角为54.7。的周期性V型金属等离子共振结构。论文基于有限元分析(finite element analysis, FEA)法,用COMSOL Multiphysics仿真软件对比研究了矩形和梯形等离子共振单元以及周期性梯形光栅(即周期性V型金属等离子共振结构)的场强增益因子。研究表明当光栅激发的表面等离子共振波的相位与单元结构的局域共振的相位一致时,会形成Fano共振,可以进一步增强结构的场增强因子,达到2000倍。基于上述模拟结果,本论文采用电子束曝光(electron beam lithography, EBL)、紫外光刻、磁控溅射镀膜和硅加工等相关工艺,制备了二维周期性V型金属等离子共振结构。因为该制备方法结合了成熟的硅加工工艺以及金属镀膜工艺,可精确并稳定控制金属尖端结构之间的距离(即狭缝大小),在保证重复性与可控性的基础上,能够实现目前其他共振结构中无法实现的小间距。该周期性金属共振结构尖锐边缘的二维光栅形成了等离子波与局域共振的耦合,同时二维的尖锐边缘使检测范围从单一的增强点扩展到了一条线,在实现了尖端结构附近高局域场增强的同时也极大增加了场增强的范围,能保证目标分子在经过该检测单元时通过局域场增强区域,大大提高了检测灵敏度与精确度。这种两极复合共振的局域场增强结构可以在超高精度传感检测上有重要应用,如无标记的单分子拉曼检测。