Моделирование плазмонного резонанса в периодических многослойных структурах на основе хрома с поверхностным островковым слоем

  • Илья Романович Кошелев Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-5196-7911
  • Асия Имрановна Мухаммад Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0001-6734-8480
  • Петр Иванович Гайдук Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-1304-1309
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-1-26-32

Аннотация

Методом конечных разностей во временной области проведено моделирование оптических свойств структур Cr/Si/Cr и Cr/CrSi2 /Cr с периодически расположенными островками хрома. Обнаружено, что для рассматриваемых структур характерно явление плазмонного резонанса. Определены зависимости интенсивности и положения пика плазмонного поглощения от толщины и радиуса островков. Отмечено, что при увеличении толщины островков до 120 нм интенсивность пика поглощения возрастает до 69 % для структуры Cr/Si/Cr и до 55 % для структуры Cr/CrSi2 /Cr. Установлено, что пик плазмонного поглощения в спектре структуры Cr/Si/Cr находится на меньшей длине волны (8,4 мкм для Cr/Si/Cr, 11,1 мкм для Cr/CrSi2/Cr), а также имеет бóльшую интенсивность (доля поглощенного излучения на 14 % выше по сравнению с пиком плазмонного поглощения в спектре структуры Cr/CrSi2 /Cr). Полученные зависимости указывают на возможность использования структур Cr/Si/Cr и Cr/CrSi2 /Cr в качестве детекторов ИК-диапазона.

Биографии авторов

Илья Романович Кошелев, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

студент факультета радиофизики и компьютерных технологий. Научный руководитель – П. И. Гайдук

Асия Имрановна Мухаммад, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

магистрант кафедры физической электроники и нанотехнологий факультета радиофизики и компьютерных технологий. Научный руководитель – П. И. Гайдук

Петр Иванович Гайдук, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук; профессор кафедры физической электроники и нанотехнологий факультета радиофизики и компьютерных технологий

Литература

  1. Klimov VV. Nanoplazmonika [Nanoplasmonics]. Moscow: Fizmatlit; 2009. 480 p. Russian.
  2. Kaikai Du, Qiang Li, Weichun Zhang, Yuanqing Yang, Min Qiu. Wavelength and thermal distribution selectable microbolometers based on metamaterial absorbers. IEEE Photonics Journal. 2015;7(3):6800908. DOI: 10.1109/JPHOT.2015.2406763.
  3. Sotnikov DV, Zherdev AV, Dzantiev BB. [Detection of intermolecular interactions based on surface plasmon resonance registration]. Uspekhi biologicheskoi khimii. 2015;55:391–420. Russian.
  4. Palik ED, editor. Handbook of optical constants of solids. Volume 3. [S. l.]: Academic Press; 1998. 999 p.
  5. Krivosheeva AV, Shaposhnikov VL, Krivosheev AE, Filonov AB, Borisenko VE. Semiconducting properties of a CrSi2 with the strained lattice. Fizika i tekhnika poluprovodnikov. 2003;37(4):402–407. Russian.
  6. Noguez C. Surface plasmons on metal nanoparticles: the influence of shape and physical environment. The Journal of Physical Chemistry C. 2007;111(10):3806–3819. DOI: 10.1021/jp066539m.
  7. Shalimova KV. Fizika poluprovodnikov [Physics of semiconductors]. Saint Petersburg: Lan’; 2010. 390 p. Russian.
Опубликован
2021-02-09
Ключевые слова: плазмонный резонанс, периодические островковые структуры, спектры оптического поглощения
Поддерживающие организации Работа выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований и Российского фонда фундаментальных исследований (проект № Т18Р-190), а также государственной программы научных исследований «Фотоника, опто- и микроэлектроника» (проект 3.2.04, № ГР 20190644).
Как цитировать
Кошелев, И. Р., Мухаммад, А. И., & Гайдук, П. И. (2021). Моделирование плазмонного резонанса в периодических многослойных структурах на основе хрома с поверхностным островковым слоем. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 1, 26-32. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-1-26-32
Выпуск
№ 1 (2021): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Оптика и спектроскопия

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).