增強激發實驗

如前所述，在此會使用總共七種不同試片做螢光增強的量測，其在量測螢光前的表 面處理與點螢光詳細步驟如 2.5 節所述，當完成這些步驟即可以將試片放入雷射螢光掃 描機做量測，在此都將共振角設為零度，這是由於其雷射激發光源是以聚焦的方式來激 發螢光，所以若在光學特性量測時，試片的共振角只有一兩度，那其實在此就可以直接 使用零度來做為共振角，二氧化矽 255 nm 的試片，其量測後共振角約為兩度，可以使 共振波長在 633 nm，不過使用雷射螢光掃描機時就將其共振角設為零度，而量測時確實 螢光在零度時會比兩度強，此外非共振角皆設為二十度，而 PC1 與玻璃鍍二氧化鈦利用 雷射螢光掃描機以零度與二十度激發螢光的掃描結果如圖 3.19(a)(b)(c)(d)所示，利用 image J 分析它們第一列螢光點的螢光強度之截面如圖 3.20 所示，可以看到 PC1 在共振 與非共振時螢光強度皆高於玻璃鍍二氧化鈦。

圖3.19 雷射螢光掃描機螢光量測，(a)PC1 零度，(b)PC1 二十度，(c)Glass+TiO2零度，

(d)Glass+TiO₂二十度

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圖3.20 PC1 與玻璃鍍二氧化鈦基板螢光強度分析

由螢光掃描結果，可以利用 image J 軟體計算每個試片在零度與二十度激發時，每 個螢光點的平均強度，在此是取九個點的平均強度，再做平均，而增強激發的計算方法 是光子晶體在零度激發時的強度除以二十度激發時的強度，其結果整理如表 2，三片光 子晶體之增強激發依序為 3.91、3.27 與 2.029，以此結果來看，PC1 與 PC3 相差了約 2 倍，原因是 PC3 在零度激發時，共振波長在 639 nm，而 PC1 與 PC2 是分別在 635 與 634 nm，且由於頻寬也較寬，所以也有涵蓋到 633 nm 波段，雖雷射螢光掃描機是以聚焦方 式來激發，但 PC3 增強激發效果仍比 PC1 與 PC2 差。而 PC1 與 PC2 之間由其穿透頻譜 來看，如圖 3.17(a)(b)，PC1 在零度 633 nm 之穿透率為 17.93%，PC2 在零度 633 nm 之 穿透率為 15.8%，且 PC1 在清洗後之最大與最小穿透率相差 75.95%，而 PC2 為 96.94%，

此外，由圖 3.18(a)(b)，PC1 的半高寬為 1.761 度，而 PC2 為 1.866 度，所以 PC2 在 633 nm 光源激發時可以達到激發共振角度比 PC1 稍微寬一點，單由穿透效率來看，應該是 PC2 的增強激發會比較高，但由圖 3.17 可以看到 PC1 在表面處理前至清洗後的穿透效 率都差不多，但 PC2 的起伏就很顯著，由於量測穿透時不一定每次位置都相同，所以代 表 PC2 可能結構較為不均勻，導致每一個位置穿透率不同，並影響增強激發的效果。

光子晶體基板與其他基板上螢光的強度是判斷光子晶體增強螢光程度的重要指標，

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而由表 2 可以計算得到每片光子晶體在零度與二十度激發時的強度除以另外四片基板的 螢光強度結果，其整理如表 3，由於使用全氟辛基三氯矽烷表面處理的玻璃(Glass1)其鍵 結效果較差，所以其相對於光子晶體或其他基板的強度都弱很多，所以先不討論之，先 看在零度激發時，光子晶體基板比玻璃鍍二氧化鈦與 PET 鍍二氧化鈦試片皆高出了 10 至 15 倍左右，由此可以看出即使螢光皆點在二氧化鈦上，具有光柵結構的基板增強激 發的效果會較好，而光子晶體基板也比以(3-氨基丙基)二甲基乙氧基矽烷表面處理的玻 璃(Glass2)強度高出 30 倍，而沒有鍍二氧化鈦之玻璃螢光強度較有鍍二氧化鈦的弱，由 圖 3.10 之電場強度模擬，可知不是表面電場強度所影響，所以較有可能原因為有鍍二氧 化鈦之基板螢光鍵結較好。此外，在二十度激發時，由表 3 可看出光子晶體的螢光強度 仍比其他三種基板還高，這是由於增強萃取的效果，使特定波段之螢光更有效率地被偵 測到，此現象在 3.4 節將更詳細的說明。

表2 不同基板在零度與二十度激發時之螢光強度

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表3 光子晶體在零度與二十度激發之螢光強度除以其它基板

由表 2 與表 3 可以計算得光子晶體相對於其他四種基板之增強激發與增強萃取的總 和，即為增強激發與增強萃取相乘，其結果如表 4，排除 Glass1，光子晶體相較於玻璃 鍍二氧化鈦、PET 鍍二氧化鈦與玻璃依序平均可以有 24、14、44 的總增強。

表4 總增強

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